光子学——现代通信光电子学（第六版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

　　本书主要讲述激光物理学领域的各种现象和器件的基本原理。全书共分18章，阐述了适用于光通信和电子学的物理基础和工作原理，包括光学共振腔、各种激光器、波导、光纤、光栅和光子晶体；涵盖了光网络中光的传输、调制、放大和检测，以及光纤中的光学非线性效应等。本书中采用了电磁场理论、麦克斯韦方程组和电磁波传输方法，同时在每章中都附有大量习题和生动实例。

第1章 电磁场和电磁波

1.0 引言

1.1 麦克斯韦方程和边界条件

1.2 能量密度和玻印亭矢量

1.3 单色场和复函数体系

1.4 波动方程和单色平面波

1.5 色散和群速度

1.6 偏振态及其表示（斯托克斯参数和邦加球）

1.7 各向异性介质（晶体）中的电磁波传播

1.8 平面光波在单轴各向异性介质中的相位延迟

1.9 琼斯矩阵方法

1.10 相干的基本理论

习题

参考文献

第2章 光线和光束的传播

2.0 引言

2.1 光线矩阵

2.2 偏折光线和重入光线

2.3 在类透镜介质中的光线

2.4 平方律折射率介质中的波动方程

2.5 均匀介质中的高斯光束

2.6 在类透镜介质中的基模高斯光束——ABCD定律

2.7 在透镜波导中的高斯光束

2.8 在均匀介质中的高斯光束高阶模

2.9 在平方律折射率变化的介质中的高斯光束

2.10 光波在二次型增益分布介质中的传播

2.11 椭圆高斯光束

2.12 光线传播和衍射积分

习题

参考文献

第3章 电介质平板和光纤中的导波

3.0 引言

3.1 对称板波导中的TE和TM模

3.2 非对称平板波导中的TE和TM模

3.3 阶跃型圆柱状电介质波导（光纤中的线性偏振模）

3.4 等效折射率理论

3.5 光纤中的波导色散

3.6 硅光纤中的损耗

习题

参考文献

第4章 光学共振腔

4.0 引言

4.1 法布里－珀罗标准具

4.2 用作光谱分析仪的法布里－珀罗标准具

4.3 球面镜光学共振腔

4.4 模的稳定性判据

4.5 广义共振腔中的模式——自洽法

4.6 光共振腔中的共振频率

4.7 光学共振腔中的损耗

4.8 环形共振腔

4.9 多腔标准具

4.10 模式耦合和耦合损耗

习题

参考文献

第5章 辐射和原子系统的相互作用

5.0 引言

5.1 原子跃迁和电磁波

5.2 原子极化和介电常数

5.3 经典电子模型

5.4 色散和复折射率

5.5 线形函数——均匀增宽和非均匀增宽

5.6 受激跃迁——吸收和放大

5.7 均匀激光介质中的增益饱和

5.8 非均匀激光介质中的增益饱和

习题

参考文献

第6章 激光振荡理论和特殊激光系统

6.0 引言

6.1 法布里－珀罗激光器

6.2 振荡频率

6.3 三能级和四能级激光器

6.4 激光振荡器的功率

6.5 激光振荡器的最佳输出耦合

6.6 多模激光振荡器和锁模

6.7 在均匀增宽激光系统中的锁模

6.8 脉冲宽度的测量和啁啾脉冲的收缩

6.9 巨脉冲(调Q)激光器

6.10 多普勒增宽气体激光器中的烧孔效应和兰姆凹陷

6.11 一些特殊激光器系统

6.12 频率谱和光频的计量

习题

参考文献

第7章 光纤中的色散和偏振模色散

7.0 引言

7.1 光传输系统中的色散

7.2 色散介质中的光脉冲传播

7.3 光纤中的偏振效应

7.4 偏振主态

7.5 偏振模色散的矢量分析

7.6 高阶PMD和色散补偿器

习题

参考文献

第8章 非线性光学

8.0 引言

8.1 非线性极化的物理起源

8.2 二阶非线性现象——一般方法

8.3 电磁场方程和光学二次谐波产生

8.4 其他二阶非线性光学过程

8.5 准相位匹配

8.6 三阶非线性过程

8.7 受激布里渊散射

8.8 四波混频和相位共轭

8.9 参变振荡的频率调谐

习题

参考文献

第9章 激光光束的电光调制

9.0 引言

9.1 线性电光效应

9.2 电光调制——相位和振幅

9.3 高频调制的考虑

9.4 电吸收和电吸收调制器

9.5 液晶中的电光效率

9.6 声光效应（光弹性效应）

9.7 声波对光的散射

9.8 布拉格衍射——耦合波分析

9.9 布拉格盒和光束偏转器

习题

参考文献

第10章 光产生和光探测中的噪声

10.0 引言

10.1 噪声功率引起的限制

10.2 噪声——基本定义和定理

10.3 一列随机发生的事件的谱密度函数

10.4 散粒噪声

10.5 热噪声（约翰孙噪声）

10.6 激光振荡器中的自发辐射噪声

10.7 激光线宽的相矢量推导

10.8 相干与干涉

10.9 二进制脉码调制系统中的误码率

习题

参考文献

第11章 光辐射的探测

11.0 引言

11.1 光激励跃迁速率

11.2 光电倍增管

11.3 电倍增管中的噪声机制

11.4 光电倍增管的外差探测

11.5 光电导探测器

11.6 p-n结

11.7 半导体光电二极管

11.8 雪崩光电二极管

11.9 激光器的功率涨落噪声

习题

参考文献

第12章 周期性媒质中波的传播

12.0 引言

12.1 周期性媒质

12.2 周期性分层媒质——布洛赫波

12.3 布拉格反射器

12.4 耦合波分析

12.5 周期性波导

12.6 滤波器和光纤布拉格光栅

12.7 啁啾折射率光栅和锥形折射率光栅

12.8 二维和三维周期性媒质（光子晶体）

习题

参考文献

第13章 波导耦合

13.0 导言

13.1 模式的一般特性

13.2 介质微扰理论和模式耦合

13.3 两个平行波导的耦合－定向耦合器

13.4 N个平行相同波导间的耦合——超模

13.5 相位匹配和频率选择性耦合——复用

13.6 模式转换器

习题

参考文献

第14章 光纤中的非线性光学效应

14.0 引言

14.1 克尔效应和自相位调制

14.2 交叉相位调制——极化

14.3 非简并四波混频

14.4 部分简并四波混频

14.5 光孤子

习题

参考文献

第15章 半导体激光器——理论及应用

15.0 引言

15.1 半导体物理基础知识

15.2 半导体（激光器）介质内的增益和吸收

15.3 GaAs/Ga1－xAlxAs激光器

15.4 一些实际的激光器结构

15.5 半导体激光器的直流调制

15.6 电流调制半导体激光器中的增益抑制和频率啁啾

15.7 集成光电子学

习题

参考文献

第16章 先进半导体激光器

16.0 引言

16.1 量子阱内的载流子（高级选题）

16.2 量子阱激光器的增益

16.3 分布反馈激光器

16.4 垂直腔表面发射半导体激光器

习题

参考文献

第17章 光放大器

17.0 引言

17.1 半导体光放大器

17.2 掺铒光纤放大器

17.3 放大自发辐射

17.4 光纤链路中的光放大

17.5 拉曼光放大器

习题

参考文献

第18章 量子噪声和压缩态的经典处理

18.0 引言

18.1 不确定性原理与量子噪声

18.2 光场的压缩态

习题

参考文献

附录A 柱面坐标下的波动函数和贝塞尔函数

附录B 阶跃型圆形波导的精确解

附录C 克拉默斯-克勒尼希（Kramers-Kroning）关系

附录D 利用薄透镜实现相干电磁场的变换

附录E 费米能级和其温度相关性

附录F 立方 晶体中的电光效应

附录G 功率单位与衰减单位的转换关系

索引

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　　前 言

　　光子学有时也称为光电子学，该领域在过去的十年中持续蓬勃发展，这就需要对本书的最新一版（第五版）进行更新。新版本拓宽了理论基础，也增加一些新的重要的内容。

　　本书保留了对基本原理进行系统和独立完美介绍的传统。第六版重点介绍了光通信和光电子技术中重要器件的物理原理和处理方法。本书既可作为工程和应用物理专业学生的教材或参考书，也可供在该领域从事实际工作的工程技术人员学习参考。

　　第六版反映了我们修改的两个主要成果：①增加了与光电子与光通信技术发展相关的新课题（略去了一些不太重要的内容）；②精炼和修改第五版中已有内容。在修改的过程中，我们试图使新版能适合于光通信领域的学生、工程师和科研工作者，他们有兴趣学习如何产生和熟练应用光辐射；如何将这些知识应用于信息传输中光子器件的分析与设计。本书也吸收了更多专家与学者的宝贵意见。

　　这一版的主要新特点为：

　　1. 介绍了斯托克斯参数和邦加球用于表示双折射光网络的偏振态；

　　2. 用费马原理导出了光线光束传播和菲涅耳衍射积分；

　　3. 用矩阵方法处理光波在波导耦合腔中的传播；

　　4. 用矩阵方法处理多腔标准具和多层膜结构；

　　5. 用矩阵方法处理锁模激光器中的模耦合和超模；

　　6. 光纤中的色散和偏振模色散以及它们的补偿问题。

　　7. 光纤中的非线性光学效应：自相位调制、交叉相位调制、受激布里渊散射（SBS）和受激拉曼散射（SRS），光四波混频（FMX）和频谱反转（相位共轭）。

　　8. 电吸收和波导电光马赫曾德调制器；

　　9. 多层周期介质、光纤布拉格光栅、光子晶体和布拉格反射波导；

　　10. 光放大器：半导体光放大器、掺铒光纤放大器和拉曼放大器。

　　如前面的版本一样，使用本书的学生要求具有电磁波理论的基础知识并熟悉麦克斯韦方程以及电磁波在介质和波导中的传播，同时最好对量子力学有一定的了解。

　　大量的数值例子用来帮助读者构建理论与应用之间的桥梁。

　　作者感谢他们的学生、同事和许多专家学者，他们的宝贵意见已成为修改时的重要参考。

　　帕萨迪纳，加利福尼亚 Amnon Yariv

　　圣巴巴拉，加利福尼亚 Poch Yeh 

　　2006年6月

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数据抽象类型（ADT）是一些操作的集合。抽象数据类型是数学的抽象；在ADT的定义中根本没有涉及如何实现操作的集合。这可以看成模块化设计的扩充。

对表的操作可以用数组来实现。但是需要对表的大小的最大值进行估计，通常需要估计得大一些，会浪费大量的空间。这是严重的局限，特别是存在许多未知大小的表的情况下。所以简单数组一般不用来实现表这种结构。

任何表的形式都能实现栈。

队列的基本操作时入队，它是在表的末端插入一个元素，还有出队，它是删除在表开头的元素。

队列一般被用于处理用概率方法计算用户排队预计等待时间，等待服务的队列。诸如此类的问题被称为排队论。

算法分析评估里面的N是代表输入数据的规模

对于大量数据的输入，链表的线性访问时间太慢，不宜使用。树这种数据结构的运行时间平均为O(log N)。树的一种自然的定义方式是递归方法。

具有相同父亲的节点为兄弟（sibling）.一个树的深度等于它的最深树叶的深度，该深度总是等于这棵树的高度。

树节点的定义：将灭个节点的所有儿子都放在树节点的链表中。

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