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第1章 波动及射线理论基础1

1.1基本电磁方程1

1.1.1麦克斯韦方程和边界条件1

1.1.2波动方程和亥姆霍兹方程2

1.1.3波动方程的标量解4

1.2平面波基础4

1.2.1平面波的基本特征和波矢量4

1.2.2平面波的传输线模拟7

1.2.3基本平面波在边界处传播9

1.3射线光学的基本方程12

1.3.1从波动光学到射线光学的转换12

1.3.2程函方程14

1.3.3射线轨迹方程及其简单应用15

第2章 介质薄膜波导17

2.1薄膜波导的射线光学分析法18

2.1.1导模的射线光学分析18

2.1.2辐射模的射线光学分析22

2.1.3泄漏模和消逝模的射线光学分析23

2.1.4古斯-汉辛效应和导模区的有效厚度26

2.2薄膜波导的波动分析法28

2.2.1导模的波动分析28

2.2.2其他模式的波动分析33

2.2.3对称薄膜波导的分析35

2.3非均匀薄膜波导的分析36

2.3.1非均匀薄膜波导的定解问题36

2.3.2折射率平方为抛物线分布的薄膜波导37

2.3.3折射率平方为指数分布的薄膜波导38

2.4薄膜波导的表面散射损耗39

第3章 介质带状光波导42

3.1 Marcatili的正规模近似分析法43

3.1.1边值问题的阐述44

3.1.2混合模式的近似解46

3.1.3本征方程47

3.1.4截止条件与单模工作49

3.1.5波矢量的近似解49

3.2 Goell的圆谐函数分析法50

3.2.1边值问题的阐述50

3.2.2边界条件与点匹配53

3.2.3矩阵分量分析54

3.2.4计算方法和场型56

3.3带状波导分析的其他方法58

3.4带状波导的弯曲60

3.4.1边值问题的阐述60

3.4.2弯曲带状波导中光场的近似解61

3.4.3边界条件与本征方程62

3.4.4小结65

第4章 光纤理论66

4.1阶跃折射率光纤68

4.1.1射线分析基础68

4.1.2阶跃折射率光纤的射线分析法71

4.1.3阶跃折射率光纤的标量分析法74

4.1.4阶跃折射率光纤的矢量模分析78

4.2渐变折射率光纤82

4.2.1渐变折射率光纤的射线分析法83

4.2.2渐变折射率光纤的标量模分析87

4.2.3渐变折射率光纤的WKBJ分析法90

4.3单模光纤92

4.3.1单模阶跃光纤的模场分布93

4.3.2变分法分析单模光纤94

4.3.3单模光纤的偏振效应96

4.4光纤的色散理论99

4.4.1材料色散99

4.4.2色散的脉冲响应分析101

4.4.3单模光纤的色散104

第5章 光子晶体波导和微结构光纤106

5.1光子晶体光纤及其分析方法106

5.1.1光子晶体光纤概述106

5.1.2光子晶体光纤的分析方法简介107

5.2有限元法的基本原理110

5.2.1有限元法的发展110

5.2.2三分量有限元法110

5.2.3全矢量有限元法114

5.3光子晶体光纤的特性分析119

5.3.1模式分布与有效折射率119

5.3.2 PCF的限制损耗和等效模场面积125

5.3.3 PCF的模式双折射127

5.3.4 PCF的色度色散特性129

5.4小结131

附录Ⅰ单元插值函数132

Ⅰ.1线性三角形单元132

Ⅰ.2线性三角形棱边元133

附录Ⅱ数值积分135

附录Ⅲ一种基于C/C+++和Matlab的有限元法的实现136

Ⅲ.1子域划分和区域离散137

Ⅲ.2建立整体矩阵137

Ⅲ.3添加边界条件138

Ⅲ.4求解矩阵方程138

Ⅲ.5数据记录及处理138

参考文献139