第1章 概述及理论基础

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1、光子学与光电子学PhotonicsandOptoelectronics2014年原荣邱琪编著1光子学与光电子学原荣邱琪编著《光子学与光电子学》简介本书以光的反射、干涉、偏振、双折射和非线性等电磁理论，从光电效应、电光/磁光/声光/热电效应、光电导/光电荷/场致发光等效应出发，介绍了各种激光器、光放大器、光探测器、光电器件、发光及显示器件等的基本原理、最新技术及进展，以及光子学与光电子学在光纤通信、军用光电系统、激光武器中的应用。为配合教学的需要，本书免费提供各章的教学课件和习题参考答案。2光子学与光电子学原荣邱琪编著各章内容第1章介绍了光子学和光电子技术的理论基础；第2章光线光学和导波光学—

2、—光纤传光原理和特性；第3章光的干涉理论——滤波器、复用/解复用器、激光器、半导体光放大器、阵列波导光栅（AWG）、光纤陀螺等器件；第4章偏振理论、偏振模色散、偏振复用相干接收技术；第5章光的双折射现象——偏振器件、液晶显示器件；第6章光电效应——光电探测器、掺铒光纤放大器和光伏电池；第7章电光效应、磁光效应、热光效应和声光效应——调制器、光开关、光隔离器、光环形器；第8章光纤非线性光学效应——光纤拉曼放大、光孤子通信和波长转换技术；第9章光热效应、光电导效应、光电荷效应——热敏电阻、光敏电阻、CCD、CMOS器件，以及红外热成像技术；第10章电致/光致发光效应——LED、CRT、PDP和O

3、LED显示器件。3光子学与光电子学原荣邱琪编著本书的特点本书从光子学和光电子学理论出发，系统性地解释了光电技术的工作原理和最新技术。不管是滤波器、复用/解复用、阵列波导光栅（AWG），还是激光器、半导体光放大器，光纤陀螺和全息技术，只要源于同一个光干涉概念，就归类到同一章。为了适合不同层次读者的使用，本书特地在介绍一个现象或器件的原理前，尽量把一些通俗易懂、日常生活中经常会碰到的现象，辅以插图，简单明了地加以说明。4光子学与光电子学原荣邱琪编著例题、习题和题解为了读者深入理解书中介绍的内容，书中有大量的例题。为了教学的需要，书中除给出复习思考题外，作者还特地为各章设计和挑选了一些习题；对注册

4、教师用户提供各章的所有习题题解，在网上可以下载使用。5光子学与光电子学原荣邱琪编著关于该课件的使用、修改和添加插入幻灯片，打开“插入”，选择“新幻灯片”即可；选择版式：“格式”—“幻灯片版式”—从“文字版式”中选择喜欢的版式；插入文字、公式和表格：最好选择“插入”—“对象”—“MS.Word文档”，复制到指定位置，从“编辑”中选“全选”，选择字号，并选“B”加粗，对公式可以选中后拖放，使其放大到所需要的大小，并从“视图”—“工具栏”—“绘图”—“填充颜色”中选择所要的颜色，如要修改双击即可（如果直接把含有公式的文字复制到“文本”栏中，则公式将丢失，还要重新复制到幻灯片中的左上角，拖放到指定的

5、位置，也可拖动放大）；插入图形：把要用的图形复制到幻灯片中，选中后，加“填充颜色”，拖动放大到所需的大小；对图形加说明：把文字复制到“文本”栏中，拖放到指定的位置即可；选择背景：“格式”—“背景”—选择所需的颜色；删除某张幻灯片：选择该幻灯片，“编辑”—“删除幻灯片”即可。6光子学与光电子学原荣邱琪编著第1章概述和理论基础1.1概述1.2光的本质1.3均匀介质中的光波1.4相干1.5光电子基础知识7光子学与光电子学原荣邱琪编著1.1概述1.1.1光子学1.1.2光电子学1.1.3光电器件进展情况1.1.4光电系统发展概况8光子学与光电子学原荣邱琪编著1.1.1光子学人们的日常生活离不开光和光

6、学，光不仅给了人们生存的能源，同时也是诸多信息的载体。经典光学以电磁辐射本身为研究对象。电学也是在电磁学的基础上发展起来的。9光子学与光电子学原荣邱琪编著光子学与光电子学的发展简史1864年麦克斯韦（Maxwell）通过理论研究指出，和无线电波、x射线一样，光是一种电磁波，光学现象实质上是一种电磁现象，光波就是一种频率很高的电磁波。1905年爱因斯坦用光量子的概念，从理论上成功地解释了光电效应现象，奠定了光探测器、光伏电池和电荷耦合器件（CCD）等的理论基础，1912年获得了诺贝尔物理学奖。1947年晶体管诞生。1960年美国发明了第一台红宝石激光器，1961年制成氦-氖（He-Ne）气体激

7、光器，1962年制成砷化镓半导体激光器。激光器的发明使科学家对光与物质相互作用过程的研究呈现出空前的活跃，极大地推动了光电子技术的发展。1966年英籍华人高锟（开创了光纤通信的新时代，获得了“光纤之父”的美称，获得了2009年度诺贝尔物理学奖。1968年RCA公司利用电刺激液晶使其透光方式发生改变的特性制作了液晶（LCD）显示装置。1969年W.S.Boyle和G.E.Smith发明了将光学图像转化为数字信号