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引论1

第1章 电磁场理论9

1.1引言9

1.2 Maxwell方程9

1.3电磁波在自由空间中的传播10

1.4电磁波的能量分布与扩散12

1.5电磁波在各向异性介质中的传播14

1.6 Snell定律17

1.7 Brewster角18

1.8光波的相干性20

参考文献23

第2章Gauss光束24

2.1引言24

2.2 Gauss光束的基本方程24

2.3 Gauss光束的低次横模26

2.4 Gauss光束低次横模的物理意义29

2.5 Gauss光束的高次模32

参考文献34

第3章 波动光学35

3.1单色光束的干涉35

3.2时间相于性与空间相干性37

3.3增透膜与高反射膜的工作原理39

3.4双光束干涉与多光束干涉41

3.5光束的衍射42

3.6 Fresnel衍射47

3.7 Fraunhofer衍射49

3.8衍射光栅50

3.9光学仪器的分辨能力52

3.10光束的偏振54

3.11偏振光束的反射和折射56

3.12双折射情况下的偏振57

3.13椭圆偏振光束和圆偏振光束60

3.14 Kerr效应63

3.15光束偏振平面的偏转64

参考文献66

第4章 量子物理学67

4.1光的双重性67

4.2 Plank热辐射理论68

4.3光电效应72

4.4辐射压力与Compton效应75

4.5波函数理论78

4.6波函数的特性79

4.7不确定性关系与Schrodinger方程80

4.8量子力学中的算子及其特性84

4.9重要物理量的算子87

4.10量子力学算子形式的Schrodinger方程90

4.11自由粒子的运动91

4.12在无限高墙一维势能阱中的粒子92

4.13线性简谐振荡器97

4.14矩形势能门槛的反射与透射101

4.15有限宽度的矩形势能障碍区105

4.16隧道效应107

参考文献111

第5章 原子物理学112

5.1氢原子的光谱系列112

5.2 Boor氢原子理论113

5.3 Frank和Hertz的实验117

5.4氢原子的量子力学模型120

5.5氢原子中电子的1s状态127

5.6在轨道运行中电子的磁性力矩与机械力矩130

5.7碱金属的光谱131

5.8电子的自旋134

5.9电子脉冲总力矩136

5.10在外磁场中的原子137

5.11等效粒子系统140

5.12 Paula量子数法则141

5.13受激辐射与激光器143

参考文献149

第6章 集成光电子学150

6.1引言150

6.2平面光波导150

6.3平面波导的光传播模式153

6.4单模的平面波导155

6.5光波导模式的有效折射率157

6.6波导模式的电磁学描述158

6.7 Goos-H？nchen位移163

6.8脊形波导164

6.9波导的传输损耗167

6.10弯曲波导172

6.11波导与光路的耦合173

6.12光波导传输损耗的测量176

6.13光纤179

参考文献186

第7章 光纤陀螺187

7.1引言187

7.2 Sagnac效应188

7.3光纤陀螺的互易性光路190

7.4开环式光纤陀螺的读出系统192

7.5闭环式光纤陀螺的读出系统与标度因数误差197

7.6光纤陀螺的零偏稳定性201

7.7光纤陀螺的噪声205

7.8光纤陀螺的设计方法206

7.9光纤陀螺产品设计的实例208

7.10精密级光纤陀螺的探索性研究210

7.11采用光子带隙光纤的干涉型光纤陀螺211

7.12干涉型与谐振型两种光学陀螺的比较213

7.13采用空芯光子带隙光纤的谐振型光纤陀螺215

7.14 Brilloium光纤陀螺的探索性研究217

参考文献223

第8章 循环干涉型光学陀螺225

8.1引言225

8.2循环干涉型光纤陀螺的系统方案226

8.3循环干涉型光纤陀螺的理论分析227

8.4循环干涉型光纤陀螺的实验233

8.5有源循环干涉型光纤陀螺239

参考文献242

第9章 激光陀螺244

9.1引言244

9.2棱镜式激光陀螺的结构与性能245

9.3反射镜式激光陀螺的结构与性能249

9.4双向环形激光器252

9.5激光陀螺光路的控制260

9.6激光陀螺的闭锁阈值与抖动偏频266

9.7抖动偏频激光陀螺的读出装置270

9.8激光陀螺技术的发展方向279

参考文献281

第10章 零闭锁激光陀螺283

10.1引言283

10.2激光陀螺闭锁阈值的测量与调节285

10.3超短光脉冲零闭锁激光陀螺的实验证明（增益介质为染料）293

10.4超短光脉冲零闭锁激光陀螺的实验证明（增益介质为钛宝石）296

10.5超短光脉冲零闭锁激光陀螺原理样机的设计298

10.6清华大学与美国New Mexico大学合作设计的零闭锁激光陀螺原理样机300

参考文献306

第11章 超辐射发光二极管307

11.1引言307

11.2工作原理309

11.3管芯的封装310

11.4外延层的设计与工艺311

11.5外延层的性能参数315

11.6纵向结构的设计318

11.7光谱特性的测试318

11.8光功率特性的测试320

11.9偏振特性的测试322

11.10本章小结323

参考文献324

第12章 掺铒超荧光光纤光源325

12.1引言325

12.2放大自发辐射325

12.3双程与单程结构327

12.4仿真计算330

12.5功率特性334

12.6光谱特性336

12.7光谱特性的温度稳定性340

12.8光纤陀螺对掺铒光纤光源的反馈作用344

参考文献349

第13章 二极管激光器350

13.1引言350

13.2谐振型集成光学陀螺对光源的要求351

13.3二极管激光器应用于有源腔集成光学陀螺的可行性356

13.4分布反馈式二极管激光器的研制357

13.5分布反馈式二极管激光器的设计方法359

13.6外腔式二极管激光器的设计方法365

13.7二极管激光器线宽的测试方法367

参考文献370

第14章 无源集成光电子器件371

14.1引言371

14.2无源平面光波导材料的淀积371

14.3无源平面光波导的光刻374

14.4干法刻蚀376

14.5无源平面光波导的离子交换377

14.6无源Sagnac效应敏感环378

14.7采用光子带隙光纤的光纤陀螺389

14.8本章小结390

参考文献391

第15章 有源集成光电子器件393

15.1引言393

15.2有源Sagnac效应敏感环393

15.3本章小结402

参考文献403

附录A丁衡高院士为英文版《集成光学陀螺》论文集撰写的序404

附录B丁衡高院士为《激光陀螺技术》技术报告与论文集撰写的序407

附录C作者及其合作者有关光学陀螺研究的著作409