光波導理論簡明教程

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