高等光学仿真 MATLAB版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

高等光学仿真 MATLAB版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 光的电磁理论基础1

1.1 麦克斯韦电磁理论1

1.1.1 麦克斯韦方程组1

1.1.2 边界条件3

1.1.3 时谐电磁场4

1.1.4 电磁场的波动方程5

1.2 平面波和叠加原理5

1.2.1 平面波5

1.2.2 叠加原理6

1.3 微分算子7

1.3.1 时间微分算子7

1.3.2 空间微分算子7

1.4 坡印廷矢量8

1.4.1 真空中的坡印廷矢量8

1.4.2 非传导各向同性介质中的坡印廷矢量9

1.5 平面光波在电介质表面的反射和折射9

1.5.1 电矢量平行入射面9

1.5.2 电矢量垂直入射面12

1.5.3 菲涅耳公式13

1.5.4 反射率和透射率13

1.6 光波由光疏介质进入光密介质16

1.6.1 反射率、透射率变化16

1.6.2 布鲁斯特角19

1.6.3 相位变化20

1.7 光波由光密介质进入光疏介质21

1.7.1 反射率、透射率变化21

1.7.2 全反射22

1.7.3 相位变化23

1.7.4 倏逝波25

1.8 MATLAB预备技能与技巧27

1.8.1 向量及其操作27

1.8.2 MATLAB基本作图33

1.9 习题42

第2章 理想平板介质光波导中的光传播特性及仿真43

2.1 平板介质光波导一般概念43

2.2 平板光波导分析的射线法44

2.2.1 振幅反射率和附加相移45

2.2.2 特征方程46

2.3 平板光波导中的TE模47

2.3.1 TE模的电磁理论求解47

2.3.2 TE模的特征方程和截止条件49

2.3.3 TE模特征方程的MATLAB图解50

2.3.4 TE模特征方程的MATLAB数值求解54

2.3.5 非对称平面光波导和对称平面光波导55

2.3.6 TE模的截止波长58

2.3.7 TE模场分布的MATLAB图示58

2.3.8 TE模的传输功率60

2.4 平板光波导中的TM模61

2.4.1 TM模的电磁理论求解61

2.4.2 TM模的特征方程62

2.4.3 TM模的截止波长62

2.4.4 TM模的传输功率63

2.5 MATLAB预备技能与技巧64

2.5.1 MATLAB的脚本和函数64

2.5.2 函数的函数65

2.5.3 方程求根的MATLAB数值解法67

2.5.4 方程求根的MATLAB符号解法73

2.6 习题81

第3章 光纤中的光传播特性及仿真82

3.1 光纤的诞生和光纤通信82

3.2 光纤的一般概念83

3.2.1 光纤和光缆83

3.2.2 光纤的种类84

3.2.3 光纤的制造86

3.2.4 光纤的损耗86

3.2.5 光纤传输的优点87

3.3 光纤的参数定义88

3.3.1 基本特性参数88

3.3.2 归一化工作频率89

3.3.3 归一化横向相位参数和归一化横向衰减参数89

3.3.4 有效折射率90

3.3.5 归一化相位常数90

3.3.6 截止波长90

3.4 光纤波导的电磁理论解法91

3.4.1 柱坐标系亥姆霍兹方程和Bessel函数91

3.4.2 光纤中的电磁场分量矢量解94

3.4.3 矢量解的特征方程97

3.4.4 导波模的分类和特征方程98

3.5 光纤中的线性偏振模式LPlm99

3.5.1 LP模的简并及其特征方程99

3.5.2 LP模的截止条件101

3.5.3 LP模归一化截止频率的数值求解102

3.6 阶跃型折射率光纤中的模式容量和光功率分布105

3.6.1 阶跃型折射率光纤中LP模的模式容量105

3.6.2 阶跃型折射率光纤中LP模的光功率106

3.7 单模光纤特性分析108

3.7.1 单模光纤的特征方程及其MATLAB数值求解108

3.7.2 单模光纤的一维模场分布113

3.7.3 单模光纤的二维模场分布115

3.7.4 单模光纤的三维模场分布116

3.7.5 单模光纤的归一化相位常数118

3.7.6 单模光纤的光功率填充因子120

3.7.7 单模光纤的模场直径（模场半径）122

3.7.8 光纤中模场的高斯模型近似125

3.8 多模光纤特性分析128

3.8.1 多模光纤的特征方程及其MATLAB数值求解128

3.8.2 多模光纤模式的二维、三维光场分布131

3.9 MATLAB预备技能与技巧135

3.9.1 Bessel函数及其特性135

3.9.2 MATLAB的三维曲线作图139

3.9.3 MATLAB的三维曲面作图143

3.10 习题148

第4章 高斯光束和光纤耦合149

4.1 高斯光束及其传输149

4.1.1 高斯光束的基本性质149

4.1.2 高斯光束的复参数表示和ABCD定律155

4.1.3 高斯光束通过复杂光学系统的变换158

4.1.4 高斯光束通过薄透镜的变换161

4.1.5 高斯光束的聚焦164

4.2 光纤端面的辐射场166

4.2.1 夫朗和费区域的辐射场166

4.2.2 高斯孔径光束的辐射场172

4.2.3 试验确定参数ka及V的值174

4.3 光纤的光功率发射和耦合177

4.3.1 光源的输出方向图177

4.3.2 光源耦合进多模光纤的光功率计算179

4.3.3 LED与单模光纤的光功率耦合180

4.4 光纤与光纤的连接及其光功率损耗184

4.4.1 多模光纤连接的光功率损耗184

4.4.2 单模光纤连接的光功率损耗194

4.5 MATLAB预备技能与技巧196

4.5.1 数值积分和符号积分的基本概念196

4.5.2 积分的MATLAB符号计算197

4.5.3 积分的MATLAB数值计算201

4.6 习题205

第5章 激光原理及仿真207

5.1 激光发展简介207

5.2 辐射与物质的相互作用208

5.2.1 吸收、反射、透过率及系数208

5.2.2 热辐射现象210

5.2.3 黑体辐射的规律210

5.2.4 普朗克公式和能量量子化假设212

5.2.5 玻尔兹曼分布215

5.3 自发辐射、受激辐射和受激吸收215

5.3.1 自发辐射217

5.3.2 受激辐射218

5.3.3 受激吸收218

5.3.4 爱因斯坦关系式219

5.4 吸收与光学增益220

5.4.1 原子线形220

5.4.2 受激吸收224

5.5 激光器的基本构成和激光的模式225

5.5.1 激光器的基本构成225

5.5.2 激光的模式226

5.6 激光速率方程227

5.6.1 三能级系统的速率方程229

5.6.2 四能级系统的速率方程231

5.7 激光调Q技术233

5.7.1 激光调Q原理233

5.7.2 声光调Q235

5.7.3 被动调Q235

5.8 激光二极管抽运的被动调Q微晶片激光器仿真237

5.8.1 被动调Q耦合速率方程组238

5.8.2 被动调Q耦合速率方程组数值仿真239

5.9 MATLAB预备技能与技巧244

5.9.1 微分方程的概念244

5.9.2 常微分方程的数值解法（初值问题）245

5.9.3 欧拉法247

5.9.4 龙格-库塔法248

5.9.5 MATLAB中的常微分方程初值问题求解252

5.9.6 MATLAB中的ode求解函数257

5.9.7 高阶常微分方程（组）的MATLAB数值求解260

5.10 习题262

第6章 高功率双包层光纤激光器及仿真263

6.1 双包层光纤激光器概述264

6.1.1 光纤激光器发展历史264

6.1.2 双包层光纤的结构266

6.1.3 双包层光纤激光器和其他激光器比较268

6.2 端面抽运的掺Yb双包层光纤激光器的基本理论及仿真269

6.2.1 端面抽运方式270

6.2.2 Yb离子的能级结构和光谱特性271

6.2.3 速率方程和公式推导273

6.2.4 端面抽运高功率双包层光纤激光器的数值仿真276

6.3 侧面抽运的双包层光纤激光器及其仿真281

6.3.1 侧面抽运的耦合方式282

6.3.2 多点侧面抽运的光纤激光器理论模型287

6.3.3 多点侧面抽运高功率双包层光纤激光器的数值仿真290

6.4 MATLAB预备技能与技巧294

6.4.1 常微分方程的边值问题概述294

6.4.2 边值问题数值解法297

6.4.3 利用MATLAB求解边值问题示例298

6.5 习题309

MATLAB函数名与关键词索引311

术语索引315

参考文献319