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光波導原理與器件（第2版）

為了解決材料色散的問題，作者宋貴才等 這樣論述：

在介紹導波光學產生和發展概況之后，從光的電磁理論出發，系統、深入地闡述光在光波導中傳播時發生的基本現象和遵循的基本規律，在此基礎上，講述光波導器件的原理、結構、制作技術和工藝流程。同時，也講述了光波導器件的相關應用。全書內容共分7章，包括光導波原理及器件概論、光波導的理論基礎、光波導元器件和光波導傳感器、光波導的制備技術、光波導耦合理論與耦合器、光調制和光波導調制器、光纖和光纖技術。宋貴才，教授、博士生導師。1987年畢業於長春光學精密機械學院光學物理系激光技術專業，畢業后留校任教。之后獲光學專業碩士學位和光學工程專業博士學位。2001年起，在長春理工大學（原長春光學精密機械學院）理學院工作，

曾擔任電子科學與技術系系主任。主要從事電子科學與技術、光電信息科學與工程專業本科生和物理電子學專業研究生的教學和科研工作，研究方向涉及激光、紅外和光電子技術等領域。現為國家精品資源共享課「紅外物理」課程負責人、長春理工大學校教學督導組副組長。 第0章緒論 第1章光波導原理與器件概述 1.1導波光學的發展 1.1.1導波光學的基本概念 1.1.2導波光學的產生及發展過程 1.2導波光學系統構成及優點 1.2.1導波光學系統構成 1.2.2導波光學系統優點 1.3光波導器件的進展 1.3.1光波導寬帶光調制器 1.3.2光波導開關 1.3.3光波導頻譜分析器 1.3.4高密度信

息讀取器 1.4光波導技術研究熱點和發展趨勢 1.4.1光波導技術的研究熱點 1.4.2光波導技術的發展趨勢 小結 習題 第2章光波導的理論基礎 2.1光波導種類 2.1.1按形狀分類 2.1.2按折射率分布分類 2.2光波導的射線光學理論 2.2.1平面（板）光波導簡介 2.2.2射線光學模型 2.2.3光入射到介質界面處的基本定律 2.2.4全反射時的相移 2.2.5平面光波導的導模 2.2.6模式本征方程的圖解 2.2.7應用實例 2.3古斯?漢欣線移和有效厚度原理 2.3.1古斯?漢欣線移 2.3.2有效厚度 2.4光波導的電磁理論 2.4.1電磁過程的基本方程 2.4.2平面光波導中

的亥姆霍茲方程 2.5折射率突變光波導的基本解 2.5.1TE導模的場分布 2.5.2模式本征方程 2.6折射率漸變光波導的基本解 2.6.1平方律折射率分布 2.6.2指數律折射率分布 2.7條形介質光波導的基本解 2.7.1馬卡提里近似 2.7.2Exm，n模式分析 2.7.3Eym，n模式分析 2.7.4有效折射律法 2.8圓柱形介質光波導的基本解 2.8.1光纖導模的基本解 2.8.2導引模的截止條件 小結 習題 第3章光波導元器件和傳感器 3.1光路變換器 3.1.1光波導棱鏡 3.1.2端面反射鏡 3.1.3彎曲光波導 3.2功率分配器 3.2.1單模光波導型功率分配器 3.2.2

多模光波導型功率分配器 3.3光波導偏振器 3.3.1金屬覆層 3.3.2各向異性晶體 3.4模分割器和模變換器 3.4.1方向耦合器型模分割器 3.4.2三層結構分支光波導 3.4.3Y形分支光波導模分割器 3.4.4模變換器 3.5光波導型透鏡 3.5.1模折射率透鏡 3.5.2短程透鏡 3.5.3費涅耳透鏡 3.5.4微透鏡陣列 3.6光波導傳感器 3.6.1光波導溫度傳感器 3.6.2光波導壓力傳感器 3.6.3光波導微位移傳感器 3.6.4光波導振動傳感器 小結 習題 第4章光波導的制備技術 4.1光波導制作概述 4.1.1光波導導光薄膜材料 4.1.2光波導制作難點 4.1.3材料

與制作技術 4.1.4光波導的結構、制作方法和特性 4.2光波導襯底材料及加工 4.2.1光波導襯底材料 4.2.2襯底材料的加工 4.3無源材料光波導的制備技術 4.3.1淀積技術 4.3.2置換技術 4.4有源材料光波導制備技術 4.4.1外延生長技術 4.4.2減少載流子濃度技術 4.5光路幾何圖形的加工工藝 4.5.1集成光路設計和加工工藝 4.5.2光路幾何圖形設計和加工工藝 4.6光刻技術 4.6.1光致抗蝕劑 4.6.2塗布抗蝕劑 4.6.3曝光方式 4.6.4顯影和堅膜 4.6.5脫膜和腐蝕 4.7電子束掃描曝光法 4.7.1電子束致抗蝕劑 4.7.2電子束掃描曝光系統構成和特

點 4.8光波導加工技術 4.8.1脫膜法 4.8.2腐蝕法 4.9條形光波導的制作方法 4.9.1條形光波導的結構及制作方法 4.9.2埋入型條形光波導的制作工藝流程 4.9.3脊型條形光波導的制作工藝流程 4.9.4加載型條形光波導的制作工藝流程 4.10條形玻璃光波導的制作 4.10.1埋入型條形玻璃光波導 4.10.2脊型玻璃光波導 4.10.3加載型玻璃光波導 4.11條形LiNbO3光波導的制作 4.11.1Ti擴散LiNbO3光波導 4.11.2質子交換LiNbO3光波導 4.11.3LiNbO3光波導電極的制作 小結 習題 第5章光波導耦合理論與耦合器 5.1光波導耦合的基本理

論 5.1.1模式耦合方程 5.1.2光波導耦合的微擾理論 5.2導模與輻射模的耦合 5.2.1導模與輻射模耦合分析 5.2.2輸出耦合 5.2.3輸入耦合 5.3棱鏡耦合器 5.3.1棱鏡耦合器的工作原理 5.3.2棱鏡耦合實驗 5.4光柵耦合器 5.4.1光柵耦合器的工作原理 5.4.2光柵耦合形成導波的條件 5.4.3光柵的制作方法 5.5楔形光波導耦合器 5.5.1楔形光波導耦合器的工作原理 5.5.2楔形耦合模型 5.6光波導耦合的其他方法 5.6.1直接聚焦耦合 5.6.2直接對接耦合 小結 習題 第6章光調制和光波導調制器 6.1光波導調制技術概述 6.1.1幾個基本概念 6.1

.2光調制的評價指標 6.2調制光的光譜分析 6.2.1調幅光頻信號頻譜 6.2.2頻率調制的頻譜 6.2.3相位調制的頻譜 6.2.4強度調制的頻譜 6.2.5脈沖調制的頻譜 6.3電光調制技術 6.3.1幾個基本概念 6.3.2線性電光效應 6.3.3電光相位調制 6.3.4電光強度調制 6.3.5電光高頻調制 6.3.6行波電光調制 6.3.7電光偏轉 6.4聲光調制技術 6.4.1幾個基本概念 6.4.2拉曼?奈斯衍射 6.4.3布拉格衍射 6.4.4聲光調制器 6.4.5聲光偏轉 6.5磁光調制技術 6.5.1磁光效應 6.5.2磁光體調制器 6.6光波導調制器 6.6.1基本機理

6.6.2電光波導調制器 6.6.3聲光波導調制器 6.6.4磁光波導調制器 小結 習題 第7章光纖和光纖技術 7.1光纖產生及應用 7.1.1光纖初始階段 7.1.2光纖實用階段 7.2光纖的種類和結構 7.2.1光纖的種類 7.2.2光纖的結構 7.3光纖的制作技術 7.3.1光纖材料 7.3.2光纖預制棒制備 7.3.3光纖拉絲 7.3.4光纖塗覆 7.4折射率突變光纖的光線理論分析 7.4.1光纖中的光線 7.4.2光纖的數值孔徑 7.4.3子午光線的時延差 7.5折射率漸變光纖的光線理論分析 7.5.1平方律光纖（自聚焦光纖） 7.5.2光線在光纖中的傳播軌跡 7.6光纖的損耗 7.

6.1吸收損耗 7.6.2散射損耗 7.7光纖的色散 7.7.1光纖色散的種類 7.7.2光波導色散 7.7.3多模色散 7.7.4材料色散 7.8光纖傳感技術 7.8.1光纖傳感器的基本原理 7.8.2光纖傳感器的優點 7.8.3光纖傳感器的類型 7.9光纖通信技術 7.9.1光纖通信技術的基本原理 7.9.2光纖通信的特點 7.10光纖激光器 7.10.1光纖激光器的工作原理 7.10.2光纖激光器的特點 7.10.3典型光纖激光器 小結 習題 附錄A常用術語 附錄B習題參考答案 參考文獻

材料色散進入發燒排行的影片

由金屬-介質多層膜之精確等頻率曲線與損耗探討其等效光學特性

為了解決材料色散的問題，作者昝德立 這樣論述：

在本文中以對稱排列的金屬和介質多層膜並通過特徵膜矩陣計算推導出精確的等頻率曲線。此等頻率曲線包含了波向量的虛部以描述光損耗並與用有效介質近似得到的等頻曲線進行了比較。研究了多層膜的等頻曲線隨波長和金屬填充率變化的光學特性，分析了I型雙曲超穎材料、Ⅱ型雙曲超穎材料、類介電質和類金屬之間的拓撲變化。I型雙曲超穎材料隨波長和金屬填充率變化的邊界被精確地給出，且相關的等頻率曲線隨平行於表面的波向量變化時差距並不大，這意味著當光通過雙曲超穎材料傳播時可以抑制繞射。另一方面，Ⅱ型雙曲超穎材料的精確等頻率曲線表明，當平行於表面的波向量分量超過臨界值時會發生逆向波傳播，這是屬於負折射率的表現並通過近場模擬展

示了逆向波的傳播。

光波導理論簡明教程

為了解決材料色散的問題，作者張民 林金桐 張志國 張方迪 主編 這樣論述：

　　隨着光纖通信、光集成和光電集成技術的進步，各類光波導與波導元件的研究和制造進入全面發展時期。光信號的產生與檢測、調制與解調、傳輸與交換等許多環節都大量應用了光波導及其元件。 「光波導理論」是光通信領域中十分重要的基礎課程。國內外許多高校都為光纖通信、光電子、光信息、電磁場與電磁波等方向的高年級本科生及研究生開設了光波導理論課程。 《光波導理論簡明教程》結合北京郵電大學光波導理論教學組二十多年教學實踐與摸索，系統且簡明地闡述了光波導的主要分析方法、薄膜波導、帶狀波導和光纖等基本理論，結合科研積累並順應學科發展，適當地補充了光子晶體波導和無源波導器件等內容。《光波導理論簡明教程》以波導

類型為提綱展開各章，各章節以波導分析方法為主線，以期讀者能在緊抓基礎理論的前提下充分注意光波導的分析方法，進而提高對各種光波導的邏輯分析能力。 第1章 波動及射線理論基礎 1.1 基本電磁方程 1.1.1 麥克斯韋方程和邊界條件 1.1.2 波動方程和亥姆霍茲方程 1.1.3 波動方程的標量解 1.2 平面波基礎 1.2.1 平面波的基本特征和波矢量 1.2.2 平面波的傳輸線模擬 1.2.3 基本平面波在邊界處傳播 1.3 射線光學的基本方程 1.3.1 從波動光學到射線光學的轉換 1.3.2 程函方程 1.3.3 射線軌跡方程及其簡單應用第2章 介質薄

膜波導 2.1 薄膜波導的射線光學分析法 2.1.1 導模的射線光學分析 2.1.2 輻射模的射線光學分析 2.1.3 泄漏模和消逝模的射線光學分析 2.1.4 古斯一漢辛效應和導模區的有效厚度 2.2 薄膜波導的波動分析法 2.2.1 導模的波動分析 2.2.2 其他模式的波動分析 2.2.3 對稱薄膜波導的分析 2.3 非均勻薄膜波導的分析 2.3.1 非均勻薄膜波導的定解問題 2.3.2 折射率平方為拋物線分布的薄膜波導 2.3.3 折射率平方為指數分布的薄膜波導 2.4 薄膜波導的表面散射損耗第3章 介質帶狀光波導 3.1 Marcatili的正規模近似分析法 3

.1.1 邊值問題的闡述 3.1.2 混合模式的近似解 3.1.3 本征方程 3.1.4 截止條件與單模工作 3.1.5 波矢量的近似解 3.2 Goell的圓諧函數分析法 3.2.1 邊值問題的闡述 3.2.2 邊界條件與點匹配 3.2.3 矩陣分量分析 3.2.4 計算方法和場型 3.3 帶狀波導分析的其他方法 3.4 帶狀波導的彎曲 3.4.1 邊值問題的闡述 3.4.2 彎曲帶狀波導中光場的近似解 3.4.3 邊界條件與本征方程 3.4.4 小結第4章 光纖理論 4.1 階躍折射率光纖 4.1.1 射線分析基礎 4.1.2 階躍折射率光纖的射線分析法 4.

1.3 階躍折射率光纖的標量分析法 4.1.4 階躍折射率光纖的矢量模分析 4.2 漸變折射率光纖 4.2.1 漸變折射率光纖的射線分析法 4.2.2 漸變折射率光纖的標量模分析 4.2.3 漸變折射率光纖的WKBJ分析法 4.3 單模光纖 4.3.1 單模階躍光纖的模場分布 4.3.2 變分法分析單模光纖 4.3.3 單模光纖的偏振效應 4.4 光纖的色散理論 4.4.1 材料色散 4.4.2 色散的脈沖響應分析 4.4.3 單模光纖的色散第5章 光子晶體波導和微結構光纖 5.1 光子晶體光纖及其分析方法 5.1.1 光子晶體光纖概述 5.1.2 光子晶體光纖的分析方

法簡介 5.2 有限元法的基本原理 5.2.1 有限元法的發展 5.2.2 三分量有限元法 5.2.3 全矢量有限元法 5.3 光子晶體光纖的特性分析 5.3.1 模式分布與有效折射率 5.3.2 PCF的限制損耗和等效模場面積 5.3.3 PCF的模式雙折射 5.3.4 PCF的色度色散特性 5.4 小結附錄I 單元插值函數 I.1 線性三角形單元 I.2 線性三角形棱邊元附錄Ⅱ 數值積分附錄Ⅲ 一種基於C/C++和Matlab的有限元法的實現 Ⅲ.1 子域划分和區域離散 Ⅲ.2 建立整體矩陣 Ⅲ.3 添加邊界條件 Ⅲ.4 求解矩陣方程 Ⅲ.5 數據記錄及處理參考

文獻

嵌入式和表面安裝之聚合物光纖傳感器於結構損傷監測

為了解決材料色散的問題，作者林于翔 這樣論述：

現今的建築物除了改建加固外，結構體健康檢測(Structural Health Monitoring, SHM)也極為重要。光纖傳感器的體積小而且在應變、應力、溫度測量的高敏感度及準確性，使他們被廣泛地運用於各式各樣的工程結構中，像是橋墩、大壩、隧道的剪切破壞以及結構牆的剪切破裂監測。因此本研究將光導纖維傳感器系統結合纖維增強基質運用於結構物裂縫的連續監測。本研究回顧了分佈式光纖傳感器技術。簡要介紹光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer, ODTR)性質特點、重要參數，以及其相關操作和用途，並運用光學傳感技術成功地連結了變形量與OTDR軌跡中光脈衝的

能量損失。透過實驗的方式了解結構物裂縫寬度、彎曲程度與曲線相對關係，並設法準確識讀事件發生位置處及了解該事件對於結構之破壞程度及損壞模式。本研究中多個事件於OTDR的軌跡中，主要考慮剪切破壞模式。使用纖維增強基質(CFRP、GFRP及玄武岩纖維)補強於磚牆及混凝土，改善力學性質與破壞模式，並透過OTDR的訊號進行光纖傳感。