Теория оптических волноводов
Автор(ы): | Снайдер А., Лав Дж.
13.08.2011
|
Год изд.: | 1987 |
Описание: | Книга австралийских ученых является фундаментальным трудом по теории оптических волноводов как передающей среды для оптических систем связи и передачи информации. В ней проведен анализ физических явлений и процессов в оптических волноводах, в первую очередь в волоконных световодах, и рассмотрены методы расчета основных параметров как самих волноводов, так и направляемых ими волн (мод). Книга состоит из трех частей. В ч. I на основе лучевого подхода проанализированы многомодовые оптические волноводы. В ч. II изложена теория электромагнитных волн применительно к маломодовым и одномодовым оптическим волноводам; даны основы скалярного приближения теории мод в слабонаправляющих волоконных световодах и векторное уточнение этой теории для тех случаев, когда важны поляризационные эффекты и др. В ч. III дано физико-математическое обоснование анализа, проведенного в ч. I и II. В ней рассмотрены основные положения теории электромагнитных волн. Приведен ряд важных математических формул, используемых при изложении основного материала. Книга предназначена в первую очередь для научных работников. |
Оглавление: |
Обложка книги.
Предисловие авторов к русскому изданию [5]Предисловие редакторов перевода [6] Предисловие [7] ЧАСТЬ I. ЛУЧЕВОЙ АНАЛИЗ МНОГОМОДОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ [9] Введение [9] Глава 1. Направляемые лучи в планарных волноводах [11] 1.1. Планарные волноводы [11] Планарные волноводы со ступенчатым профилем [12] 1.2. Построение лучевых траекторий [13] 1.3. Лучевой инвариант [14] 1.4. Лучевые параметры [15] 1.5. Время прохождения луча [17] Планарные волноводы с градиентным профилем [18] 1.6. Построение лучевых траекторий [18] 1.7. Лучевой инвариант [20] 1.8. Лучевые параметры [21] 1.9. Время прохождения луча [22] Слабонаправляюшие волноводы [23] 1.10. Параксиальное приближение [23] Градиентные профили, допускающие аналитические решения [24] 1.11. Пример. Параболический профиль [24] 1.12. Пример. Гиперболический секансный профиль [25] 1.13. Пример. Усеченный степенной профиль [26] Несимметричные волноводы [27] Глава 2. Направляемые лучи в волоконных световодах [28] 2.1. Волоконные световоды с круглым сечением [28] Волоконные световоды со ступенчатым профилем [29] 2.2. Построение лучевых траекторий [29] 2.3. Лучевые инварианты [31] 2.4. Лучевые параметры [34] 2.5. Время прохождения луча [34] Волоконные световоды с градиентным профилем [35] 2.6. Построение лучевых траекторий и лучевые инварианты [35] 2.7. Классификация лучей [37] 2.8. Лучевые параметры [40] 2.9. Время прохождения луча [41] Градиентные профили, допускающие аналитические решения [42] 2.10. Пример. Параболический профиль [42] 2.11. Пример. Усеченный степенной профиль [43] Волоконные световоды с некруглым сечением [44] 2.12. Лучевые уравнения [45] 2.13. Пример. Профиль, описываемый однородной функцией [46] 2.14. Пример. Профиль, описываемый функцией с разделяющимися переменными [47] 2.15. Пример. Параболический эллиптический профиль [48] Глава 3. Уширение импульсов [48] Лучевая дисперсия в планарных волноводах [50] 3.1. Ступенчатый профиль [50] 3.2. Усеченный степенной профиль [51] Лучевая дисперсия в волоконных световодах [52] 3.3. Некруглые волоконные световоды [53] Дисперсия материала и дисперсия профиля [54] 3.4. Дисперсия материала [54] 3.5. Дисперсия профиля [54] 3.6. Линейная дисперсия [55] 3.7. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем [55] 3.8. Пример. Волоконные световоды с усеченным степенным профилем [55] 3.9. Нелинейная дисперсия [57] Глава 4. Возбуждение волоконных световодов и форма импульса [58] Источники излучения [58] 4.1. Диффузный, или ламбертов источник [59] 4.2. Коллимированный пучок [60] Прохождение излучения через торец волоконного световода [60] 4.3. Отражение и преломление [60] 4.4. Прохождение мощности [61] Диффузное возбуждение [62] 4.5. Полная мощность источника [62] 4.6. Полная мощность направляемых лучей [63] 4.7. Пример. Ступенчатый и усеченный степенной профили [64] 4.8. Неоднородное возбуждение [65] Возбуждение коллимированным пучком [65] 4.9. Пример. Ступенчатый профиль [66] 4.10. Пример. Градиентные профили [66] Возбуждение с помощью линзы [67] 4.11. Коллимированный пучок [67] 4.12. Пример. Распределение интенсивности [68] 4.13. Пример. Косое падение пучка [68] 4.14. Диффузный источник [69] 4.15. Пример. Распределение интенсивности [70] 4.16. Частично диффузный источник.71 Распределение мощности по направляемым лучам [71] 4.17. Вывод функции распределения [72] 4.18. Функция распределения, зависящая только от B [73] 4.19. Пример. Ступенчатый и усеченный степенной профили [74] Импульсный отклик [75] 4.20. Время прохождения луча, зависящее только от B [75] 4.21. Пример. Ступенчатый профиль [76] 4.22. Пример. Усеченные степенные профили [77] 4.23. Время прохождения луча, зависящее от обоих инвариантов [78] 4.24. Дисперсия материала [79] Глава 5. Нерегулярные волоконные световоды Непрерывно изменяющиеся нерегулярности [80] 5.1. Время прохождения луча [80] 5.2. Уравнения лучевой траектории [81] 5.3. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем и продольно изменяющимся показателем преломления сердцевины [82] Случайные нерегулярности [82] 5.4. Уменьшение уширения импульса [82] Медленно изменяющиеся волоконные световоды [83] 5.5. Время прохождения луча [84] 5.6. Пример. Усеченный степенной профиль [86] 5.7. Малые нерегулярности [87] 5.8. Пример. Малые изменения радиуса сердцевины [88] 5.9. Пример. Малые изменения показателя степени [89] 5.10. Адиабатический инвариант [90] 5.11. Пример. Ступенчатый профиль [91] 5.12. Пример. Усеченные степенные профили [92] 5.13. Потери на излучение [93] 5.14. Пример. Ступенчатый волоконный световод с изменяющимся радиусом сердцевины [94] 5.15. Пример. Световод с усеченным степенным профилем и изменяющимся радиусом сердцевины [95] Конусные переходы и фокусировка света [95] 5.16. Возбуждение коллимированным пучком [96] 5.17. Пример. Параболический переход [96] 5.18. Пример. Линейный переход [97] 5.19. Возбуждение диффузным источником [98] 5.20. Точность приближения для перехода с медленным изменением радиуса [99] Резкие нерегулярности и рассеиватели [100] 5.21. Распределение мощности направляемых лучей [100] 5.22. Пример. Диффузионное уравнение [102] 5.23. Пример. Рэлеевское рассеяние [103] Глава 6. Поглощение в материале [105] 6.1. Поглощающая среда и затухание [105] Поглощение в сердцевине [106] 6.2. Пример. Сердцевина с однородным поглощением [107] 6.3. Пример. Сердцевина с неоднородным поглощением [108] Поглощение в оболочке [108] 6.4. Спадающие поля [108] 6.5. Коэффициент прохождения мощности [109] 6.6. Пример. Ступенчатый профиль [110] 6.7. Градиентные профили [111] 6.8. Пример. Усеченный параболический профиль [112] 6.9. Пример. Волоконные световоды с усеченными степенными профилями. X1J Суммарное поглощение в сердцевине и оболочке [113] Влияние поглощения на форму импульса [114] 6.10. Пример. Ступенчатый профиль [114] 6.11. Пример. Усеченный параболический профиль [116] Глава 7. Вытекающие лучи [116] Рефрагирующие лучи [117] 7.1. Планарный волновод со ступенчатым профилем [117] 7.2. Планарные волноводы с градиентным профилем [119] 7.3. Волоконный световод со ступенчатым профилем [120] 7.4. Волоконные световоды с градиентным профилем [121] Туннелирующие лучи [122] 7.5. Волоконные световоды с градиентным профилем [122] 7.6. Волоконный световод со ступенчатым профилем [124] 7.7. Затухание туннелирующих лучей [126] 7.8. Пример. Градиентные профили [126] 7.9. Пример. Усеченный параболический профиль [127] 7.10. Пример. Ступенчатый профиль [127] 7.11. Переход от туннелирующих к рефрагирующим лучам [128] 7.12. Универсальные коэффициенты прохождения [129] Некруглые и нерегулярные волоконные световоды [129] 7.13. Локальные коэффициенты прохождения мощности [130] 7.14. Границы сердцевины и каустики произвольной кривизны [130] Поглощающие волоконные световоды [132] Глава 8. Пространственно-неустановившийся режим [133] 8.1. Пространственно-неустановившийся и пространственно-установившийся режимы [133] Излучение из волоконных световодов, возбуждаемых диффузным источником [135] 8.2. Возбуждение вытекающих лучей в волоконных световодах со ступенчатым профилем [135] 8.3. Пространственно-неустановившийся режим для волоконных световодов со ступенчатым профилем [137] 8.4. Возбуждение вытекающих лучей в волоконных световодах с градиентным профилем [139] 8.5. Пространственно-неустановившийся режим для волоконных световодов с усеченным параболическим профилем [140] Обобщенные параметры [141] 8.6. Обобщенный параметр для волоконных световодов со ступенчатым профилем [142] 8.7. Обобщенный параметр для волоконных световодов с градиентным профилем [143] 8.8. Пример. Диффузное возбуждение волоконных световодов со ступенчатым профилем [144] 8.9. Пример. Диффузное возбуждение волоконных световодов с усеченным параболическим профилем [145] Уширение импульса [146] 8.10. Пример. Лучевая дисперсия в волоконных световодах со ступенчатым профилем [147] 8.11. Пример. Лучевая дисперсия в волоконных световодах с усеченным параболическим профилем [148] Некруглые волоконные световоды [149] Распределение интенсивности на конце волоконного световода [149] 8.12. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем [150] 8.13. Пример. Волоконные световоды с усеченным степенным профилем [151] Потери на излучение и поглощение [152] 8.14. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем [152] 8.15. Пример. Волоконный световод с усеченным параболическим профилем [153] Глава 9. Изгибы [153] Изогнутые планарные волноводы [154] 9.1. Классификация лучей на изгибе [154] 9.2. Затухание световой мощности [156] 9.3. Пример. Ступенчатый профиль [157] 9.4. Пример. Усеченный параболический профиль [158] Изогнутые волоконные световоды [159] 9.5. Пример. Ступенчатый и усеченный параболический профили [160] Глава 10. Дифракционные явления [161] Дифракция пучка света [162] 10.1. Однородные и гауссовы пучки [162] 10.2. Удержание света волоконным световодом [164] 10.3. Применимость геометрической оптики [165] Влияние дифракции на полное внутреннее отражение [166] 10.4. Продольный сдвиг [167] 10.5. Время прохождения продольного сдвига [168] 10.6. Продольный сдвиг в планарных волноводах [169] 10.7. Предпочтительные лучевые направления [171] Дифракционные эффекты в произвольных волноводах [172] ЧАСТЬ II. ВОЛНОВОЙ АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ [174] Введение [174] Глава 11. Основные свойства мод [176] Волновой анализ распространения света [176] 11.1. Постоянная распространения и фазовая скорость [178] 11.2. Свойства симметрии составляющих поля [179] 11.3. Поля непоглощающих волноводов [179] 11.4. Соотношения ортогональности и нормировка [180] 11.5. Ортонормальные моды [181] Энергия и мощность [181] 11.6. Запасенные электрическая и магнитная энергии [181] 11.7. Поток мощности [182] 11.8. Часть мощности моды в сердцевине [183] 11.9. Полная переносимая мощность [183] 11.10. Часть полной мощности в сердцевине [184] Групповая скорость [184] 11.11. Групповая задержка [185] Уширение импульса [186] 11.12. Уширение импульса в одномодовых волоконных световодах [186] Свойства полей мод [187] 11.13. Характеристическое уравнение [188] 11.14. Решение, выраженное через продольные составляющие поля [189] 11.15. Взаимодействие составляющих поля [189] 11.16. Гибридная природа полей мод [190] 11.17. Постоянная распространения [192] Волноводные параметры и параметры мод [192] 11.18. Частота отсечки моды [194] 11.19. Число направляемых мод [194] 11.20. Параметр искажения [195] 11.21. Связь с лучевым инвариантом [195] Волноводы с поглощением [197] 11.22. Затухание мощности [197] Анизотропные волноводы [199] 11.23. Однородная анизотропная среда [199] 11.24. Анизотропные волноводы [200] Глава 12. Волноводы, для которых уравнения Максвелла имеют точные решения [201] 12.1. Волноводы со ступенчатым профилем показателя преломления [202] Планарные волноводы со ступенчатым профилем показателя преломления [203] 12.2. Поля мод [203] 12.3. Постоянные распространения [206] 12.4. Свойства мод [207] 12.5. Слабонаправляющие волноводы [208] 12.6. Разложение полей мод по плоским волнам [208] 12.7. Асимметричные и многослойные волноводы [209] Волоконные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления [210] 12.8. Поля мод [210] 12.9. Постоянные распространения [211] 12.10. Свойства мод [218] 12.11. Слабонаправляющие волоконные световоды [222] 12.12. Разложение полей мод по плоским волнам [223] 12.13. Многослойные и эллиптические волоконные световоды [223] Волноводы с градиентным профилем показателя преломления [226] 12.14. Пример. ТЕ-моды планарного волновода с градиентным профилем показателя преломления [226] 12.15. Пример. ТМ-моды планарных волноводов с градиентным профилем показателя преломления [228] 12.16. Пример. ТЕ-моды волоконных световодов с градиентным профилем показателя преломления [228] 12.17. Пример. ТМ-моды волоконных световодов с градиентным профилем показателя преломления [230] 12.18. Пример. Гибридные моды волоконного световода с градиентным профилем показателя преломления [232] Анизотропные волноводы [233] 12.19. Планарный волновод со ступенчатым профилем показателя преломления [236] 12.20. Одноосный волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления [238] Глава 13. Слабонаправляющие волноводы [240] 13.1. Поляризационные явления, обусловленные волноводной структурой [240] Моды слабонаправляющих волноводов [241] 13.2. Аппроксимация мод ТЕМ-волнами [242] 13.3. Пространственная зависимость полей мод [242] Векторные свойства полей мод [243] 13.4. Основные и НЕlm-моды круглых волоконных световодов [243] 13.5. Основные моды волноводов с поперечным сечением произвольной формы [244] 13.6. Поляризационные поправки к скалярной постоянной распространения [245] 13.7. Моды высших порядков круглых волоконных световодов [246] 13.8. Моды высших порядков волноводов с поперечным сечением производной формы [248] 13.9. Моды высших порядков почти круглых волоконных световодов [248] Свойства мод слабонаправляющих волноводов [249] 13.10. Зависимость поглощения от поляризации [249] 13.11. Поляризационные поправки высших порядков [252] Анизотропные слабонаправляющие волноводы [253] 13.12. Моды анизотропных волноводов [255] 13.13. Одномодовые однополяризационные волоконные световоды [257] Излучение через вытекающие моды в анизотропных световодах [257] 13.14. Одномодовые однополяризационные световоды на вытекающих модах [257] Глава 14. Волоконные световоды круглого поперечного сечения [258] Направляемые моды круглых волоконных световодов [258] 14.1. Структура полей мод [259] 14.2. Основные и НЕlm (l=0)-моды [262] 14.3. Моды высших порядков (l>1) [262] 14.4. Пример. Неограниченный параболический профиль показателя преломления [263] 14.5. Пример. Неограниченный степенной профиль показателя преломления [265] Волоконные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления [267] 14.6. Основные и НЕlm (l=0)-моды [267] 14.7. Моды высших порядков (l>1) [274] Волоконные световоды с оболочкой и градиентным профилем показателя преломления [279] 14.8. Пример. Аналитические решения [280] 14.9. Пример. Степенной профиль показателя преломления волоконного световода с оболочкой [281] 14.10. Профили показателя преломления равного объема [285] 14.11. Свойства основной моды при малых значениях V [287] Глава 15. Гауссово приближение для круглых волоконных световодов [288] Основные моды [289] 15.1. Гауссово приближение [289] 15.2. Пример. Гауссов профиль показателя преломления [292] 15.3. Пример. Ступенчатый профиль показателя преломления [295] 15.4. Пример. Сглаженные профили показателя преломления [296] 15.5. Поле вдали от оси волоконного световода [298] Моды высших порядков [299] 15.6. Приближение для полей [299] 15.7. Пример. Гауссов профиль [299] Приближение эквивалентного волоконного световода со ступенчатым профилем [301] 15.8. Основные моды [301] 15.9. Диапазон одномодового режима [302] Глава 16. Волноводы с некруглым поперечным сечением [303] 16.1. Планарные волноводы [303] Эллиптические волоконные световоды с неограниченным параболическим профилем показателя преломления [304] 16.2. Основные моды [306] 16.3. Моды высших порядков [308] 16.4. Почти круглые волоконные световоды [309] Аксиально-несимметричные профили, для которых существуют аналитические решения скалярного волнового уравнения [310] 16.5. Профили показателя преломления, описываемые однородной функцией [310] 16.6. Профили показателя преломления с разделяющимися переменными [311] 16.7. Пример. Неограниченный линейный профиль показателя преломления [311] 16.8. Пример. Двойной параболический профиль показателя преломления. [313] Глава 17. Гауссово приближение для волоконных световодов с поперечным сечением произвольной формы [313] Основные моды [314] 17.1. Гауссово приближение [314] 17.2. Пример. Неограниченные степенные профили показателя преломления [316] Волоконные световоды с эллиптическим поперечным сечением [317] 17.3. Малая эллиптичность [318] 17.4. Пример. Ступенчатый профиль показателя преломления [319] 17.5. Пример. Гауссов профиль показателя преломления [320] Глава 18. Моды возмущенных волоконных световодов [320] Моды слабонаправляющих возмущенных волоконных световодов [321] 18.1. Решение для возмущенных изолированных волоконных световодов [322] 18.2. Поляризация возмущенных полей [322] 18.3. Однородные изменения профиля показателя преломления [323] 18.4. Пример. Однородные изменения показателей преломления сердцевины и оболочки [324] 18.5. Пример. Трехслойный волоконный световод [324] 18.6. Пример. Изменение радиуса сердцевины [325] 18.7. Пример. Изолированная неоднородность [325] 18.8. Пример. Волоконные световоды с поглощением [326] 18.9. Пример. Анизотропная сердцевина [326] 18.10. Пример. Эллиптическая деформация [327] 18.11. Неоднородные изменения профиля показателя преломления [331] Моды двух параллельных волоконных световодов [331] 18.12. Основные моды оптического волновода, состоящего из двух одинаковых волоконных световодов [333] 18.13. Перекрестная связь между двумя одинаковыми волоконными световодами [334] 18.14. Пример. Волновод, состоящий из двух одинаковых волоконных световодов со ступенчатыми профилями показателя преломления [335] 18.15. Пример. Волновод с двойным параболическим профилем показателя преломления [337] 18.16. Моды высших порядков в оптическом волноводе, состоящем из двух одинаковых волоконных световодов [338] 18.17. Пример. Сложный волновод, состоящий из двух волоконных световодов со ступенчатыми профилями показателя преломления [339] 18.18. Основные моды сложного оптического волновода, состоящего из двух различных волоконных световодов [339] 18.19. Пример. Сложный волновод, состоящий из двух волоконных световодов со ступенчатыми профилями и почти одинаковыми радиусами сердцевины [341] 18.20. Перекрестная связь между двумя различными волоконными световодами [341] Моды возмущенных волоконных световодов с произвольными профилями показателя преломления [342] 18.21. Решение, полученное методом возмущений [342] 18.22. Пример. Бесконечно малая неоднородность [344] 18.23. Пример. Изменение радиуса сердцевины [345] 18.24. Пример. Эллиптическая деформация [346] 18.25. Пример. Волоконные световоды с поглощением [346] Глава 19. Волноводы с плавно изменяющимися параметрами [347] Локальные моды [347] 19.1. Поля локальных мод [347] 19.2. Критерий плавного изменения параметров [349] 19.3. Пример. Неоднородный радиус сердцевины [351] 19.4. Пример. Скрученные эллиптические световоды [351] Локальные моды двух нерегулярных световодов [352] 19.5. Поля локальных мод [352] 19.6. Пример. Перекрестная связь между одинаковыми световодами [354] Конические ответвители [354] 19.7. Распространение локальных мод [354] 19.8. Перекрестная связь [356] 19.9. Критерий плавного изменения параметров [356] Локальные моды изогнутых световодов [357] Многомодовые световоды и лучи [357] Глава 20. Возбуждение волоконных световодов [358] Возбуждение мод [358] 20.1. Амплитуды мод и мощность [359] Возбуждение слабонаправляющих световодов [360] 20.2. Поля мод на входном торце световода [360] 20.3. Поля возбуждающего пучка [361] 20.4. Гауссов и однородный пучки [362] 20.5. Амплитуда мод и мощность [363] Волоконный световод с неограниченным параболическим профилем показателя преломления [364] 20.6. Пример. Соосный гауссов пучок [364] 20.7. Пример. Наклонный гауссов пучок [364] 20.8. Пример. Смещенный гауссов пучок [365] 20.9. Пример. Соосный однородный пучок [365] 20.10. Пример. Наклонная плоская волна [366] Возбуждение одномодовых световодов [367] 20.11. Соединение световодов [367] Волоконные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления [368] 20.12. Пример. Наклонный однородный пучок [368] 20.13. Пример. Соосный однородный пучок [369] 20.1 4. Сравнение с геометрической оптикой [370] Возбуждение с помощью линз [371] 20.15. Пример. Неограниченный параболический профиль [371] 20.16. Пример. Гауссово приближение [372] Диффузное возбуждение [372] 20.17. Пример Одномодовые световоды [373] 20.18. Пример. Многомодовые световоды [374] 20.19. Погрешность лучевого анализа [375] Глава 21. Источники излучения внутри волоконных световодов [376] Возбуждение направляемых мод [376] 21.1. Амплитуда и мощность мод [377] 21.2 Слабонаправляющие волоконные световоды [378] 21.3 Пример. Диполь в произвольном волоконном световоде [378] 21.4. Пример. Поперечный диполь внутри слабонаправляющего волоконного световода [378] 21.5 Пример. Продольный диполь внутри слабонаправляющего волоконного световода [379] 21.6. Пример. Трубчатый источник тока [380] Возбуждение поля излучения [381] 21.7. Слабонаправляющие волоконные световоды [381] 21.8. Приближение свободного пространства [383] 21.9. Пример. Поле излучения диполя [384] 21.10. Пример. Излучение трубчатого источника [385] 21.11. Поправка, обусловленная профилем показателя преломления волоконного световода [387] 21.12. Корректирующий множитель [387] 21.13. Пример. Световод со ступенчатым профилем показателя преломления [388] 21.14. Пример. Скорректированное выражение для излучения трубчатого источника [390] Глава 22. Нерегулярные волоконные световоды [390] Представление неоднородностей вынужденными источниками тока [391] 22.1. Произвольные неоднородности [392] 22.2. Малые неоднородности [392] Потери основной моды на излучение [393] 22.3. Пример. Изолированная неоднородность [393] 22.4. Пример. Случайное распределение неоднородностей [394] 22.5. Пример. Синусоидально возмущенная граница [395] Перераспределение мощности между направляемыми модами [396] 22.6. Одномодовые волоконные световоды с произвольным профилем показателя преломления [396] 22.7. Слабонаправляющие одномодовые световоды [398] 22.8. Пример. Изолированная неоднородность [398] 22.9. Пример. Синусоидально возмущенная граница [399] Плавно изменяющиеся произвольные неоднородности [399] 22.10. Представление локальных мод вынужденными токами [400] 22.11. Перераспределение направляемой мощности [400] Глава 23. Изгибы [401] Изгибы с постоянным радиусом кривизны [402] 23.1. Физические механизмы потерь на излучение [402] 23.2. Модель излучения [402] 23.3. Слабонаправляющие световоды [403] 23.4. Излучение изогнутой антенны [404] 23.5. Пример. Ступенчатый профиль показателя преломления [406] 23.6. Пример. Градиентный профиль показателя преломления [406] 23.7. Излучение изогнутых волоконных световодов [407] 23.8. Пример. Ступенчатый профиль показателя преломления [408] 23.9. Пример. Градиентные профили показателя преломления [409] Переходные потери [409] 23.10. Изгибы с переменным радиусом [410] 23.11. Микроизгибы [411] 23.12. Наклоны и смещения осей состыкованных световодов [412] Глава 24. Вытекающие моды [412] 24.1. Излучение вблизи оси световода [413] 24.2. Эвристический подход [413] 24.3. Представление поля излучения полями вытекающих мод и пространственной волны [414] Характеристики вытекающих мод [415] 24.4. Параметры мод [415] 24.5. Поля мод [416] 24.6. Каустика излучения [416] 24.7. Классификация вытекающих мод [418] 24.8. Разложение на плоские волны [418] 24.9. Слабонаправляющие волноводы [418] 24.10. Число вытекающих мод [419] Мощность и затухание [419] 24.11. Качественное физическое описание [419] 24.12. Направляемая и излучаемая мощности [420] 24.13. Часть направляемой мощности в сердцевине [422] 24.14. Коэффициент затухания мощности [422] Ортогональность и нормировка [423] 24.15. Соотношения ортогональности [424] 24.16. Коэффициент нормировки [424] 24.17. Проблемы возбуждения и возмущения [425] Решение характеристического уравнения [426] 24.18. Пример. Аналитическое решение для волоконного световода со ступенчатым профилем показателя преломления [426] 24.19. Пример. Численное решение для волоконного световода со ступенчатым профилем показателя преломления [427] 24.20. Пример. Планарный волновод со ступенчатым профилем показателя преломления [430] Применения вытекающих мод [430] 24.21. Пример. Поперечное распределение интенсивности излучения в дальнем поле [431] 24.22. Пример Синусоидальный линейный источник [432] 24.23. Пример. Осевая синусоидальная неоднородность [432] Глава 25. Моды излучения [435] Общие свойства [435] 25.1. Представление полей мод [436] 25.2. Постоянная распространения [436] 25.3. Разложение поля излучения [436] 25.4. Ортогональность и нормировка [437] 25.5. Мощность поля излучения [438] 25.6. Возбуждение мод излучения [439] Моды излучения в приближении свободного пространства [440] 25.7. Пример. Решение в цилиндрических координатах [441] Структура мод излучения [442] 25.8. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления [443] Слабонаправляющие волноводы [445] 25.9. Пространственная зависимость полей [445] 25.10. Векторные свойства полей мод излучения [446] 25.11. Пример. Волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления [447] Излучение источника в "свободном пространстве" [449] 25.12. Пример. Излучение диполя [449] 25.13. Пример. Трубчатый источник излучения [450] Излучение источников, находящихся внутри световодов [451] 25.14. Пример. Диполь внутри световода со ступенчатым профилем показателя преломления [451] 25.15. Пример. Трубчатый источник внутри световода со ступенчатым профилем показателя преломления [451] 25.16. Влияние оболочки конечной толщины [452] Глава 26. Разложение поля излучения [452] Интегральное представление и разложение [453] 26.1. Сингулярности подынтегрального выражения [453] 26.2. Замена переменных интегрирования [455] 26.3. Метод наискорейшего спуска [455] Вклад поля вытекающих мод в поле излучения [456] Вклад поля пространственной волны в поле излучения [457] Глава 27. Связь мод [458] Теория связанных мод [459] 27.1. Уравнения связанных мод [459] 27.2. Слабонаправляющие волоконные световоды [460] 27.3. Пример. Слабая связь мод [461] Сильная связь мод [462] Синусоидальные возмущения [463] 27.4. Пример. Две вперед-распространяющиеся моды [463] 27.5. Пример. Одна вперед- и одна назад-распространяющаяся моды [466] Глава 28. Связь локальных мод [467] Теория связанных локальных мод [468] 28.1. Уравнения связанных локальных мод [468] 28.2. Слабая связь мод [470] 28.3. Критерий медленного изменения параметров [470] 28.4. Пример. Волоконный световод переменного радиуса со ступенчатым профилем показателя преломления [471] 28.5. Пример. Скрученный эллиптический волоконный световод [472] Локальные моды излучения [474] 28.6. Пример. Конусообразный участок световода со ступенчатым профилем показателя преломления [475] Сложные оптические волноводы [477] 28.7. Пример. Конусообразные ответвители [477] 28.8. Пример. Одинаковые волоконные световоды [478] Глава 29. Перекрестные помехи [479] 29.1. Два способа описания перекрестных помех [479] Два параллельных волоконных световода [479] 29.2. Вывод уравнений связанных мод [480] 29.3. Идентичные и почти идентичные волоконные световоды [482] 29.4. Пример. Идентичные волоконные световоды со ступенчатым профилем показателя преломления [483] 29.5. Пример. Идентичные волоконные световоды с гауссовым профилем показателя преломления [484] 29.6. Пример. Волоконные световоды со слегка различающимися параметрами и ступенчатыми профилями показателя преломления [485] 29.7. Пример. Волоконные световоды с небольшим поглощением [486] 29.8. Пример. Многомодовые световоды [486] Два волоконных световода с медленно меняющимися параметрами [487] 29.9. Уравнения связанных мод [487] 29.10. Решение уравнений связанных мод [488] 29.11. Пример. Идентичные волоконные световоды [489] 29.12. Пример. Конусообразные ответвители [489] Пучки световодов [490] 29.13. Пример. Периодическое возбуждение пучка, состоящего из неограниченного числа световодов [490] 29.14. Пример. Поглощение в пучке, состоящем из неограниченного числа световодов [492] 29.15. Пример. Возбуждение одного световода в пучке, состоящем из неограниченного числа одномодовых световодов [493] 29.16. Пример. Многоугольный пучок, состоящий из конечного числа световодов [494] ЧАСТЬ III. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ [496] Введение [496] Глава 30. Уравнения Максвелла [496] 30.1. Поля трансляционно-инвариантных волноводов [497] 30.2. Соотношения между составляющими полей [497] 30.3. Представление поперечных полей через продольные поля [498] 30.4. Поля непоглощающих волноводов [499] 30.5. Вперед-и назад-распространяющиеся поля [499] Векторные волновые уравнения [500] 30.6. Декартовы составляющие полей [500] 30.7. Однородные векторные волновые уравнения [501] 30.8. Уравнения для продольных составляющих [502] Поглощающая среда [503] 30.9. Поглощаемая мощность [503] Анизотропная среда [503] 30.10. Векторные волновые уравнения [504] 30.11. Планарные волноводы [504] 30.12. Одноосные волноводы [505] 30.13. Поле, поляризованное параллельно главным осям [505] Глава 31. Методы мод для уравнений Максвелла [506] Теорема взаимности [506] 31.1. Сопряженная форма [506] 31.2. Несопряженная форма [508] 31.3. Ортогональность мод [509] 31.4. Интегральные соотношения для постоянной распространения [510] 31.5. Запасенные электрическая и магнитная энергии [511] 31.6. Фазовая и групповая скорости [511] Возбуждение мод источниками тока [513] Методы мод для регулярных волноводов [514] 31.7. Постоянные распространения [514] 31.8. Поля мод [515] 31.9. Амплитуды мод [516] 31.10. Слабовозмущенные волноводы [517] Методы мод для нерегулярных волноводов [517] 31.11. Уравнения связанных мод [517] 31.12. Физическое рассмотрение [519] Локальные моды [520] 31.13. Поля в нерегулярных волноводах [520] 31.14. Уравнения связанных локальных мод [521] 31.15. Альтернативная форма коэффициентов связи [522] 31.16. Вывод уравнений связанных мод на физическом уровне [524] Глава 32. Приближение слабонаправляющего волновода [525] Векторное волновое уравнение [525] 32.1. Разложение полей направляемых мод [526] 32.2. Вывод разложений поля [527] 32.3. Физическая интерпретация предельного приближения при Д->0 [529] 32.4. Постоянные распространения [530] Направления векторов поля направляемых мод [532] 32.5. Волноводы с некруглым поперечным сечением [532] 32.6. Круглые волоконные световоды [534] 32.7. Свойства симметрии мод высших порядков в круглых волоконных световодах [535] 32.8. Альтернативное представление для мод круглых волоконных световодов [537] 32.9. Световоды с почти круглым поперечным сечением [537] 32.10. Поправки высшего порядка к полям мод [538] Векторное волновое уравнение для волноводов с источниками [539] Моды излучения [540] 32.11. Ортогональность и нормировка [540] Глава 33. Методы мод для решения скалярного волнового уравнения [541] 33.1. Скалярное волновое уравнение [541] Направляемые моды как решение скалярного волнового уравнения [542] 33.2. Ортогональность и нормировка [542] 33.3. Интегральные выражения для постоянной распространения [543] 33.4. Фазовая и групповая скорости [544] 33.5. Соотношения взаимности [545] 33.6. Аналитические выражения для постоянных распространения [546] Моды излучения как решение скалярного волнового уравнения [547] 33.7. Ортогональность и нормировка [547] 33.8. Вытекающие моды [548] Методы мод для анализа регулярных волноводов [548] 33.9. Поля мод и постоянные распространения [548] 33.10. Слабовозмущенные волноводы [549] Методы мод для нерегулярных волноводов [549] 33.11. Уравнения связанных мод [550] Локальные моды [551] 33.12. Уравнения связанных локальных мод [551] 33.13. Альтернативная форма коэффициентов связи [553] Возбуждение мод источниками тока [554] Глава 34. Методы функции Грина [556] Поле произвольно распределенных токов [556] 34.1. Вывод из теоремы взаимности [556] 34.2. Представление векторного потенциала для произвольных волоконных световодов [558] 34.3. Представление векторного потенциала для слабонаправляющихся волоконных световодов [559] 34.4. Функция Грина свободного пространства [560] 34.5. Трубчатые источники в слабонаправляющих волоконных световодах [560] 34.6. Корректирующий множитель [561] 34.7. Пример. Ступенчатый профиль показателя преломления [562] Применение теории возмущений [563] 34.8. Пример. Эллиптические волоконные световоды с малым эксцентриситетом [564] 34.9. Пример. Поправки к дальнему полю [564] Глава 35. Лучи и локальные плоские волны [565] Локальные плоские волны [565] 35.1. Однородная среда [566] 35.2. Закон Снелля [566] 35.3. Медленно изменяющаяся среда [567] 35.4. Уравнения составляющих для траекторий лучей [569] Описание потерь с помощью локальных плоских волн [570] 35.5. Прохождение мощности и коэффициенты затухания [571] 35.6. Плоские границы раздела [572] 35.7. Плоские границы раздела между поглощающими средами [574] 35.8. Решения скалярного волнового уравнения методом ВКБ [576] 35.9. Плоские каустики и туннелирование лучей [577] 35.10. Плоские каустики и поглощающая среда [579] 35.11. Непрерывные и разрывные профили [581] 35.12. Цилиндрические поверхности раздела и каустики [582] 35.13. Цилиндрические поверхности раздела, каустики и поглощающая среда [586] 35.14. Поверхности раздела и каустики, определяемые двумя радиусами кривизны [586] 35.15. Поля в окрестности каустик [588] Глава 36. Лучи и асимптотическое описание мод [589] Лучевое представление моды [590] 36.1. Планарный волновод со ступенчатым профилем показателя преломления [590] 36.2. Волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления [591] 36.3. Лучевое представление для свободного пространства [593] Асимптотическое описание распространения мод [594] 36.4. Поля мод [594] 36.5. Постоянные распространения [594] 36.6. Планарный волновод со ступенчатым профилем показателя преломления [594] 36.7. Волоконный световод с неограниченным параболическим профилем показателя преломления [595] 36.8. Неограниченные степенные профили [597] 36.9. Время прохождения [597] 36.10. Поглощающие волноводы [598] 36.11. Вытекающие моды и вытекающие лучи [600] Число мод в многомодовых волноводах [601] 36.12. Планарный волновод со ступенчатым профилем показателя преломления [602] 36.13. Волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления [602] Сдвиг поля в изогнутом волоконном световоде [603] 36.14. Вывод эффективного профиля [604] 36.15. Пример. Гауссово приближение [605] Глава 37. Математические формулы [606] 37.1. Тригонометрические, гиперболические и связанные с ними функции [606] 37.2. Векторы, векторные операторы и интегральные теоремы [607] 37.3. Функции Бесселя [609] 37.4. Интегралы от функций Бесселя [612] 37.5. Прочие функции и интегралы [613] Список литературы [617] Список работ, переведенных на русский язык, и работ советских авторов [634] Дополнительный список литературы [634] Предметный указатель [635] |
Формат: | djvu |
Размер: | 13556364 байт |
Язык: | РУС |
Рейтинг: | 433 |
Открыть: | Ссылка (RU) |