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第1章 绪论1

1.1 现代通信光电子技术1

1.1.1 光电子技术1

1.1.2 现代通信技术1

1.1.3 光电子技术在现代通信领域的应用1

1.2 光电子技术的沿革2

1.3 光电子技术的应用及发展方向3

1.3.1 光电子技术的应用3

1.3.2 光电子技术的发展方向3

第2章 光学基础5

2.1 几何光学基础5

2.1.1 几何光学的基本概念5

2.1.2 几何光学的基本定律7

2.1.3 几何光学的基本原理9

2.1.4 成像问题10

2.1.5 透镜12

2.2 光学系统14

2.3 光度学与辐射度学基础知识17

2.3.1 辐射量17

2.3.2 光度量20

2.4 光的电磁理论22

2.4.1 麦克斯韦方程组23

2.4.2 电磁场的波动性23

2.4.3 平面电磁波24

2.4.4 光波的辐射、辐射能26

2.5 热辐射现象及研究规律27

2.5.1 单色吸收比和单色反射比27

2.5.2 基尔霍夫辐射定律28

2.5.3 普朗克公式28

2.5.4 瑞利-琼斯公式29

2.5.5 维恩公式29

2.5.6 维恩位移定律29

2.5.7 斯忒藩-玻尔兹曼定律30

2.5.8 色温30

习题30

第3章 激光原理31

3.1 激光的物理基础31

3.1.1 光子的基本性质31

3.1.2 光波模式和光子状态相格32

3.1.3 光子的相干性34

3.1.4 光子简并度36

3.2 激光的特性36

3.3 激光产生的原理及方法38

3.3.1 黑体辐射的普朗克公式38

3.3.2 受激辐射和自发辐射概念39

3.3.3 A12、B21、B12的相互关系41

3.3.4 受激辐射的相干性41

3.4 激光器的组成结构及原理42

3.4.1 光放大概念的产生42

3.4.2 实现光放大的条件——集居数反转44

3.4.3 光放大物质的增益系数与增益曲线44

3.4.4 光的自激振荡45

3.4.5 光腔模式问题46

3.4.6 共轴球面腔的稳定性条件50

3.5 典型激光器55

3.5.1 固体激光器55

3.5.2 气体激光器63

3.5.3 半导体二极管激光器68

3.5.4 光纤激光器71

习题74

第4章 激光技术75

4.1 调Q技术75

4.1.1 调Q的基本理论75

4.1.2 调Q的速率方程79

4.1.3 电光调Q83

4.1.4 声光调Q89

4.1.5 被动式可饱和吸收调Q93

4.2 锁模技术98

4.2.1 锁模的概念98

4.2.2 锁模的基本原理98

4.2.3 锁模方法99

4.3 模式选择技术105

4.3.1 横模选择105

4.3.2 纵模选择109

4.4 稳频技术114

4.4.1 影响激光频率稳定的因素115

4.4.2 稳频的方法116

第5章 光辐射的传播127

5.1 光辐射在大气中的传播127

5.1.1 大气衰减127

5.1.2 大气湍流效应130

5.2 光辐射在电光晶体中的传播131

5.2.1 电致折射率变化132

5.2.2 电光相位延迟133

5.3 光辐射在声光晶体中的传播136

5.3.1 相位栅类型136

5.3.2 声光衍射137

5.4 光辐射在磁光介质中的传播141

5.4.1 法拉第旋转效应141

5.4.2 磁光相互作用的耦合波分析142

5.5 光辐射在水中的传播143

5.5.1 传播光束的衰减特性143

5.5.2 前向散射144

5.5.3 后向散射145

5.6 光辐射在非线性介质中的传播145

5.6.1 非线性电极化率146

5.6.2 光波在非线性介质中的传播146

5.6.3 光混频及光倍频技术147

习题149

第6章 光辐射的调制150

6.1 光束调制原理150

6.1.1 振幅调制150

6.1.2 频率调制和相位调制151

6.1.3 强度调制152

6.1.4 脉冲调制152

6.1.5 脉冲编码调制153

6.2 电光晶体调制及电光膜调制154

6.2.1 电光强度调制154

6.2.2 电光相位调制157

6.2.3 电光调制器的电学性能157

6.2.4 电光波导调制器160

6.2.5 电光扫描164

6.2.6 设计电光调制应考虑的问题167

6.3 声光晶体调制及声光膜调制168

6.3.1 声光调制器的组成168

6.3.2 声光调制器的工作原理169

6.3.3 调制带宽170

6.3.4 声光调制器的衍射效率171

6.3.5 声束和光束的匹配171

6.3.6 声光波导调制器172

6.3.7 声光扫描172

6.3.8 声光调制器设计应考虑的问题175

6.4 磁光晶体调制及磁光膜调制177

6.4.1 磁光体调制器177

6.4.2 磁光波导调制器178

6.5 直接调制179

6.5.1 半导体激光器（LD）直接调制的原理179

6.5.2 半导体发光二极管（LED）的调制特性180

6.5.3 半导体光源的模拟调制181

6.5.4 半导体光源的PCM数字调制182

6.6 空间光调制器183

6.6.1 空间光调制器的基本功能183

6.6.2 泡克耳斯读出光调制器（PROM）184

6.6.3 液晶空间光调制器186

6.6.4 其他类型的空间光调制器187

习题189

第7章 光辐射的解调与光电转换器190

7.1 光电探测器原理190

7.1.1 光子效应和光热效应190

7.1.2 光电发射效应190

7.1.3 光电导效应191

7.1.4 光伏效应192

7.1.5 温差电效应193

7.1.6 热释电效应194

7.1.7 光电转换定律194

7.2 光电探测器的性能参数195

7.2.1 积分灵敏度R195

7.2.2 光谱灵敏度Rλ196

7.2.3 频率灵敏度Rf（响应频率fc和响应时间τ）197

7.2.4 量子效率η197

7.2.5 通量阈Pth和噪声等效功率NEP198

7.2.6 归一化探测度D＊198

7.2.7 噪声199

7.3 光电效应器件及光电池200

7.3.1 短路电流和开路电压200

7.3.2 交变光信号探测201

7.4 光电导效应器件203

7.4.1 光电导器件的工作原理203

7.4.2 光电导器件的种类204

7.4.3 光敏电阻204

7.5 光生伏特效应器件210

7.5.1 光电二极管概述210

7.5.2 光电二极管的工作原理210

7.6 光电摄像器件213

7.6.1 电荷耦合摄像器件213

7.6.2 电荷耦合摄像器件的特性参数219

7.6.3 CMOS摄像器件222

7.7 光辐射的解调224

习题228

第8章 光电子技术在网络接入方面的应用229

8.1 光接入网简介229

8.1.1 接入网229

8.1.2 光接入网231

8.1.3 无源光网络232

8.2 以太网无源光网络（EPON）237

8.2.1 主要特点237

8.2.2 工作原理238

8.2.3 关键技术240

8.3 吉比特无源光网络（GPON）241

8.3.1 主要特点241

8.3.2 体系结构243

习题245

第9章 光纤通信246

9.1 光纤通信概论246

9.1.1 光纤通信概念246

9.1.2 光纤通信的发展历史246

9.1.3 光纤通信的特点249

9.1.4 光纤通信的应用251

9.2 光纤和光缆251

9.2.1 光纤的构造251

9.2.2 光纤的分类252

9.2.3 光束在光纤波导中的传播255

9.2.4 光纤的特性与参数260

9.2.5 光缆264

9.3 光纤通信系统266

9.3.1 光纤通信系统的基本组成266

9.3.2 光发送机267

9.3.3 光中继器269

9.3.4 光检测器270

9.3.5 光接收机273

9.3.6 模拟光纤通信系统276

9.3.7 数字光纤通信系统280

第10章 波分复用技术和光交换网络286

10.1 光波分复用技术286

10.1.1 WDM技术的基本原理286

10.1.2 WDM系统中的光电器件291

10.1.3 WDM系统技术规范295

10.2 光交换网络原理及分类301

10.2.1 光通信技术的应用与发展301

10.2.2 光通信系统中网络层技术302

10.2.3 点到点的通信方式302

10.2.4 环形结构302

10.2.5 广播—波长选择网结构303

10.2.6 光通信的网络形式303

10.3 突发交换光网络308

10.3.1 光突发交换的网络结构308

10.3.2 OBS突发串封装与协议310

参考文献312