高等光学仿真（MATLAB版）_完整版.pdf
此为《高等光学仿真》讲义，是完整版本，囊括所有章节。MATLAB开发实例系列图书
高等光学仿真( MATLAB版
光波导,激光
主编欧蓉
副主编戴一堂王爱民柳强李立京伊小素
京挑空航无天拳出版社
内容简介
本书将 MATLAB用于光学仿真中,具体介绍了如何利用 MATLAB来仿真高等光学中两个举足轻
重的研究方向
光波导和激光中的一系列理论模型。通过这些仿真过程和结果能够进一步加深对光
波导和激光的理解和应用。
全书共6章,分别介绍了光的电磁理论基础;理想平板介质光波导中的光传播特性及仿真;光纤中
的光传播特性及仿真;高斯光束和光纤耦合;激光原理及仿真高功率双包层光纤激光器及仿真。书中
大量运用到求解各类模型的数值计算方法及其在 MATLAB中的实现,其中主要有方程求根的数值解
法、数值积分方法、常微分方程的初值问题数值求解、常微分方程的边值问题数值求解。本书采用
MATLAB中相应的数值求解函数仿真高等光学模型,并结合 MATLAB强大的作图功能实现仿真结果
的可视化,加深了读者对高等光学问题仿真结果及其物理意义的理解,达到举一反三的效果。
本书可作为高等院校光学、光学工程、光信息科学技术、电子科学技术等有关专业本科生和研究生
教材,也可供相应专业的教师和科技工作者参考。
图书在版编目(CIP数据
高等光学仿真: MATLAB版:光波导激光/欧攀
主编,-北京:北京航空航天大学出版社,2011.7
ISBN978-7-5124-0465-6
①高…Ⅱ.①欧…Ⅲ.①光学一仿真一光学模型
一数值计算一软件包, MATLAB高等学校一教材Ⅳ
①043-39
中国版本图书馆CIP数据核字(2011)第100453号
高等光学仿真( MATLAB版)
光波导,激光
主编欧攀
副主编戴一堂王爱民柳强李立京伊小素
贵任编辑罗晓莉
北京航空航天大学出版社出版发行
北京市海淀区学院路37号(邮编100191)http://www.buaapress,com,cn
发行部电话010)82317024传真010)82328026
读者信箱:bhpress@263.net邮购电话010)82316936
涿州市新华印刷有限公司印装各地书店经销
开本:787mmx1092mm1/16印张:20.75字数:531千字
2011年7月第1版2011年7月第1次印刷印数:5000册
ISBN978-7-5124-0465-6定价:39.80元
350万种PDF书制作QQ227263666
目录
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麦克斯韦方程组.
1.1.2边界条件.,……………………………………
1.13时谐电磁场…,
1.14电磁场的波动方程
5
12平面波和叠加原理
哪!中“““““国和和节““““““名4
1.2.1平面波
1,2.2叠加原理…11
6
13微分算子.……7
13.1时间微分算子…
132空间微分算子.…
m世世量世“世世·中·,·
1.4坡印廷矢量..
暮康自中·新。,新和审非非自自自自由十量售鲁量型
8
1.4.1真空中的坡印廷矢量
8
14.2非传导各向同性介质中的坡印廷矢量…,
.5平面光波在电介质表面的反射和折射
事面a面at自量皇中世普想中·“如“
15.1电矢量平行入射面
152电矢量垂直入射面
手暴
12
15.3菲涅耳公式
1.54反射率和透射率,
13
6光波由光疏介质进入光密介质
161反射率、透射率变化
16
162布鲁斯特角
曹于增量量
19
16.3相位变化,..,,…
申血虚量虚鲁出:的中吾平曹兽鲁,塑
20
17光波由光密介质进入光疏介质…21
17.1反射率、透射率变化
事喜基:推数登要理鲁:甲!和早卓:中自_1·自是自道
21
1.7,2全反射…
曾曾·里·鲁鲁
173相位变化.:1--…--…11……1…1111
1.74倏逝波
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MATLAB
高等光学仿真( MATLAB版)——光波导,激光
18 MATLAB预备技能与技巧
如“,“,和aaa新目a世世度世于?中日a日日日日日日日日导和
18.1向量及其操作
27
182 MATLAB基本作图
33
19习题.
142
若第2章理想平板介质光波导中的光传播特性及仿真
您对此书内容有任
21平板介质光波导一般概念
22平板光波导分析的射线法
tt'“首t自世世量世曾世坐世世
22.1振幅反射率和附加相移…
45
22.2特征方程
…46
有任何疑问,可以凭在
23平板光波导中的TE模
23.1T模的电磁理论求解
4..斗事44事.4:丰丰4:审
47
23.2TE模的特征方程和截止条件………………49
2.33TE模特征方程的 MATLAB图解
50
234TE模特征方程的 MATLAB数值求解
54
凭在线交流卡登录
23.5非对称平面光波导和对称平面光波导
请事审律丰审
55
23.6TE模的截止波长
58
237TE模场分布的 MATLAB图示
翻444444↓品44“44品44吾44吾444444
23.8TE模的传输功率…60
24平板光波导中的TM模
61
2.41TM模的电磁理论求解
…61
242TM模的特征方程….……
243TM模的截止波长.1111162
中文论坛与作者
244TM模的传输功率.63
25 MATLAB预备技能与技巧
64
251 MATLAB的脚本和函数
64
252函数的函数
2.53方程求根的 MATLAB数值解法
67
2.54方程求根的 MATLAB符号解法
鲁"世·,曾世世世世"世里世量世量世t世世音世曲世出面量首t世出自道首由1虚维首
26习题…
,1
81
第3章光纤中的光传播特性及仿真
31光纤的诞生和光纤通信
22
3,2光纤的一般概念……
丰事早耳““““““““4“““4““““····甲·”里
83
321光纤和光缆
∴83
3.22光纤的种类
“·:··
84
323光纤的制造,
86
目录
NIKTLAB
www.ilovematlab.cn
32.4光纤的损耗…
…,,,,,186
3.25光纤传输的优点…
…87
33光纤的参数定义
……88
33.1基本特性参数
牛者主自事4·‘“国..““““·“?世
332归一化工作频率
:·王“““··::·直味事看
89
333归一化横向相位参数和归一化横向衰减参数
““哪事·“““““界其据
334有效折射率
…,1.190
335归一化相位常数.
·国国“““御干4“
90
33.6截止波长
若您对此书内容有任
……90有
34光纤波导的电磁理论解法…
91何
341柱坐标系亥姆霍兹方程和Beel函数
疑
.·····平世想t常由日聊新.
91
问
342光纤中的电磁场分量矢量解
94可
343矢量解的特征方程,
以
4‘:填本本““““““·““·““!于
97凭
344导波模的分类和特征方程
98在
35光纤中的线性偏振模式LP1mt…
99
3.51LP模的简并及其特征方程…
99
352LP模的截止条件
中··生世t虚
101
353LP模归一化截止频率的数值求解…
线交流卡登录
s8s8sniinnnn
102
36阶跃型折射率光纤中的模式容量和光功率分布…
……,…105
36阶跃型折射率光纤中LP模的模式容量
““…………
1055
362阶跃型折射率光纤中LP模的光功率…
中
106文
3.7单模光纤特性分析.
论
……108坛
371单模光纤的特征方程及其 MATLAB数值求解…
··
¨……108/与
作
372单模光纤的一维模场分布
113者
37.3单模光纤的二维模场分布
交
…………………………111115
流
374单模光纤的三维模场分布
……,…………………………16
375单模光纤的归一化相位常数
…………….1.1.118
376单模光纤的光功率填充因子
120
37.7单模光纤的模场直径〔模场半径)
……….4122
3.7:8光纤中模场的高斯模型近似
“4““““:“要自“
125
38多模光纤特性分析.
……,111111128
38.1多模光纤的特征方程及其 MATLAB数值求解
……,1128
38.2多模光纤模式的二维、三维光场分布
131
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高等光学仿真( MATLAB版)
光波导,激光
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39 MATLAB预备技能与技巧
135
391 Bessel函数及其特性
135
392 MATLAB的三维曲线作图
139
393 MATLAB的三维曲面作图..
143
若
3.10习题
………………………·“…“““““……
148
您
财第4章高斯光束和光纤耦合
149
此
4.1高斯光束及其传输
149
书
内
4.L.1高斯光束的基本性质.……149
41.2高斯光束的复参数表示和ABCD定律
……155
容有任何疑问,可以凭在
41.3高斯光束通过复杂光学系统的变换
.158
4.14高斯光束通过薄透镜的变换.…………161
4.1.5高斯光束的聚焦.164
42光纤端面的辐射场……
…166
42.1夫朗和费区域的辐射场
166
凭在线交流卡登录
422高斯孔径光束的辐射场…012
42.3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
1非朝,申中着世和
.....177
43.2光源耦合进多模光纤的光功率计算
自非非自电自自血曲自世自由由世量晋上自世世t
179
4.33LED与单模光纤的光功率耦合…
平世中节中中
180
中文论坛与作者
44光纤与光纤的连接及其光功率损耗
184
44.1多模光纤连接的光功率损耗
…184
442单模光纤连接的光功率损耗…
194
45 MATLAB预备技能与技巧
196
451数值积分和符号积分的基本概念
?子想
196
交
452积分的 MATLAB符号计算
197
流
453积分的 MATLAB数值计算…
201
4.6习题
205
4第5章激光原理及仿真
207
5.1激光发展简介
207
52辐射与物质的相互作用
208
521吸收、反射、透过率及系数
208
52.2热辐射现象.
··“““
210
5.23黑体辐射的规律…
曾十世滑中?
210
5,24普朗克公式和能量量子化假设
目国国
212
目
录
ww. ilove Matlab. cn
525玻尔兹曼分布
215
53自发辐射、受激辐射和受激吸收
215
5,31自发辐射…1111217
53.2受激辐射
218
533受激吸收…
.18若
534爱因斯坦关系式
““““+*···”牛”平!牛生面由图
219
您对此
54吸收与光学增益
早·“革“““4“““面““““““,““中…““中“"
220书
541原子线形.
20内
542受激吸收…124
有
55激光器的基本构成和激光的模式…
25任
551激光器的基本构成
何
225疑
552激光的模式
…¨¨¨………………26问
56激光速率方程
“…““………!
227可
以
561三能级系统的速率方程
229凭
562四能级系统的速率方程…
在
翻D日
,231
线
57激光调Q技术3文
流
57.1激光调Q原理
国4“请书“““““““出*“世世“如
233卡
572声光调Q,,1:111
……235登
录
573被动调Q……
和,,,,·非日主国日1联和。g非和.福1
“““*="*·····
235区
58激光二极管抽运的被动调Q微晶片激光器仿真…
237
581被动调Q耦合速率方程组
4品““““““““““…“““于"“
238
582被动调Q耦合速率方程组数值仿真…
.239
中
59 MATLAB预备技能与技巧…
:翻音nna国1日泽日品日垂a面日由和a面申a
……244论
59.1微分方程的概念…………445
592常微分方程的数值解法(初值问题)∴…
245作
者
593欧拉法…7文
594龙格-库塔法
248流
595 MATLAB中的常微分方程初值问题求解
252
596 MATLAB中的ode求解函数,.....257
597高阶常微分方程(组)的 MATLAB数值求解
果““““*”!界
,260
510习题.162
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
…………………………………………2654
611光纤激光器发展历史,
··,出:世出由自目1翻
?
612双包层光纤的结构
““““+“““
266
LLE
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ww. iLgye Matlab,, cn
61,3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
621端面抽运方式
·“·4.重是·:·+「不“““““‘““4品4车串“事
270
622Yb离子的能级结构和光谱特性1271
62.3速率方程和公式推导…273
若您对此书内容有
624端面抽运高功率双包层光纤激光器的数值仿真……
、和1面日日首主面
276
63侧面抽运的双包层光纤激光器及其仿真
281
631侧面抽运的耦合方式
282
·和。看函中
首自曲世·····
63.2多点侧面抽运的光纤激光器理论模型……
1287
容有任何疑问,可以凭在
633多点侧面抽运高功率双包层光纤激光器的数值仿真……
64 MATLAB预备技能与技巧
294
64.1常微分方程的边值问题概述294
642边值问题数值解法…
297
64.3利用 MATLAB求解边值问题示例
298
65习题
,,309
MATLAB函数名与关键词索引
世于中
...111311
凭在线交流卡登最中文论坛与作者交流
术语索引
111115
参考文献………319
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