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目录
章绪论1
1.1光电子学的形成3
1.1.1基本概念3
1.1.2研究内容4
1.1.3研究对象和研究目的4
1.1.4基本原理4
1.2光电子学的发展趋势4
1.2.1激光光束质量5
1.2.2脉冲宽度压窄8
1.2.3光学晶体材料10
1.2.4光与物质相互作用10
思考题与习题15
第2章激光调制技术的原理和方法16
2.1调制的概念和分类16
2.2调制的物理原理17
2.2.1振幅调制17
2.2.2相位调制18
2.2.3强度调制19
2.2.4脉冲调制和脉冲编码调制19
2.3电光调制21
2.3.1物理基础21
2.3.2电致折射率变化22
2.3.3非对称中心晶体的线性电光系数23
2.3.4电光相位延迟及半波电压27
2.3.5光偏振态的变化28
2.3.6电光强度调制30
2.4Q开关技术35
2.4.1问题提出35
2.4.2解决思路和原理36
2.5电光调Q技术43
2.5.1脉冲反射式调Q43
2.5.2脉冲透射式调Q44
2.5.3电光调Q技术的其他功能46
2.5.4研制电光调Q激光器的要求47
2.6声光调制48
2.6.1声光调制的物理基础48
2.6.2声波分类48
2.6.3声光互作用的类型49
2.6.4声光衍射布拉格方程和狄克逊方程的量子解释53
2.7声光调Q技术56
2.7.1问题提出56
2.7.2解决思路和原理56
2.8声光调Q器件58
2.8.1声光调Q器件的设计和结构58
2.8.2声光腔倒空激光器60
2.9磁光调制61
2.9.1磁光效应61
2.9.2磁光体调制器62
2.10空间光调制63
2.10.1基本概念63
2.10.2空间光调制器的功能64
2.10.3典型的空间光调制器65
2.11半导体激光调制69
2.11.1原理70
2.11.2发光二极管的调制特性71
2.11.3半导体光源的模拟和数字调制72
思考题与习题73
第3章激光超短脉冲产生的技术与测量74
3.1锁模原理74
3.1.1自由运转激光器的输出特征74
3.1.2锁模基础理论75
3.1.3锁模的方法78
3.2主动锁模78
3.2.1振幅调制锁模79
3.2.2相位调制锁模81
3.2.3主动锁模激光器结构设计和原理82
3.2.4主动锁模脉宽和稳定性83
3.3被动锁模83
3.3.1染料激光器的被动锁模84
3.3.2固体激光器的被动锁模84
3.3.3SESAM被动锁模激光器86
3.4自锁模86
3.4.1自锁模原理86
3.4.2超短脉冲压窄技术88
3.4.3掺钛蓝宝石自锁模激光器90
3.5超短脉冲测量91
3.5.1单一脉冲的选取91
3.5.2超短脉冲的测量技术92
3.6新型的锁模激光器93
3.6.1半导体锁模激光器93
3.6.2掺铒光纤锁模激光器94
3.6.3SESAM皮秒锁模激光器94
思考题与习题94
第4章激光放大技术96
4.1概念和问题提出96
4.2脉冲激光放大器的理论97
4.2.1速率方程及其解97
4.2.2高斯型脉冲放大100
4.2.3矩形脉冲放大101
4.2.4洛伦兹型脉冲放大104
4.2.5指数型脉冲放大105
4.2.6再生式放大技术105
4.3长脉冲激光放大器的理论105
4.3.1稳态速率方程及其解105
4.3.2谱线轮廓对增益系数的影响106
4.3.3激光放大器的设计要求109
4.4光纤放大器109
4.4.1光纤放大器的种类109
4.4.2光纤放大器的研究109
思考题与习题111
第5章激光光束质量的完善112
5.1模式选择112
5.2横模选择113
5.2.1单横模运转条件113
5.2.2开腔损耗描述114
5.2.3光子在腔内的平均寿命115
5.2.4无源谐振腔的Q值116
5.2.5损耗举例117
5.3纵模选择119
5.3.1纵模选择的思路和条件119
5.3.2纵模选择的方法120
5.4模式测量方法125
5.4.1直接观测法126
5.4.2光点扫描法126
5.4.3扫描干涉仪法127
5.4.4F-P照相法129
5.5激光器主动稳频的技术130
5.6兰姆凹陷稳频技术131
5.7塞曼效应134
5.7.1塞曼效应的基本概念134
5.7.2塞曼效应双频稳频激光器135
5.7.3塞曼效应吸收稳频138
5.8饱和吸收稳频139
5.9其他稳频激光器142
5.9.1脉冲激光器的稳频142
5.9.2半导体激光器的稳频142
5.10频率稳定性和复现性的测量144
5.10.1拍频的原理145
5.10.2拍频技术测量的频率稳定性和复现性146
思考题与习题148
第6章晶体学基础149
6.1基本概念149
6.1.1晶体材料分类149
6.1.2晶体结构及性质149
6.1.3晶系与点阵理论151
6.2晶体的对称性154
6.2.1对称性分类154
6.2.2对称性的物理解释154
6.2.3对称要素与点群157
6.2.4晶体中晶棱、晶面方向的特征161
6.2.5坐标轴的选择161
6.2.6点坐标、方向符号和晶面指数162
6.3晶体性质的数学描述165
6.3.1张量的基本概念165
6.3.2二阶张量165
6.3.3高阶张量168
6.3.4张量总结171
6.4张量分量的坐标变换172
6.4.1坐标轴的变换172
6.4.2二阶张量分量的坐标变换173
6.4.3三阶张量分量的坐标变换176
6.5晶体宏观对称性操作的坐标变换178
6.5.1引入178
6.5.2晶体宏观对称性操作的等效坐标变换178
6.6非线性光学晶体180
思考题与习题182
第7章激光传输技术183
7.1光线传播的基本概念183
7.1.1光线的传播183
7.1.2光线通过均匀介质和薄透镜系统183
7.1.3透镜波导186
7.1.4球面波的传播189
7.1.5高斯球面波的传播192
7.2平板波导193
7.2.1基本概念193
7.2.2光线在平板波导中的传播193
7.3平板波导的电磁理论基础201
7.3.1Maxwell方程组的一般形式201
7.3.2平板波导中的Maxwell方程组202
7.3.3TE模场方程的解203
7.3.4TE模的模及截止条件206
7.3.5导波模的性质208
7.4激光在光纤中的传输特性209
7.4.1光纤简介209
7.4.2光纤色散210
思考题与习题212
第8章光通信无源器件213
8.1光纤连接器213
8.1.1基本结构213
8.1.2组成部分214
8.1.3光纤连接器的类型214
8.1.4主要性能指标215
8.2光衰减器216
8.3光纤耦合器217
8.4波分复用器218
8.5光隔离器220
8.5.1光隔离器的类型220
8.5.2主要性能指标222
8.6光开关222
思考题与习题223
参考文献224
内容简介
本书介绍了光电子学理论与技术及应用中的基本知识、原理，激光与物质相互作用所产生的物理机制和物理效应，并结合具体应用，介绍了光子学与电子学结合的基本原理与技术及应用。作为本科生专业课教材，考虑到学生知识基础的差异（理学或工科专业本科生一般仅具备物理学或大学物理、激光原理、光电子技术等知识），光电子学理论与技术及应用课程内容生动具体，章简明介绍了的光电子学的基本概念和基本结论，以及发展趋势。在后七章中，着重介绍光电子学的调制技术的原理与技术、超短脉冲产生的技术与测量、光束质量的模式选择和频率稳定、光电转换技术等基本知识和案例，力求简明，易学易懂。将一些纯理论的推演过程和实际应用相结合，供学生学习，力求物理描述、物理图像和数学理论公式三者相辅相承，建立抽象的物理概念与空间图像的有机结合。在叙述一些重要的概念和结论时，尽可能与物理图像，以及相关数学知识联系起来，由浅入深，以帮助学生理解。
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