Салех Б., Тейх М. Оптика и фотоника. Принципы и применения. 2тт.

 Сравнительно новый термин «фотоника» возник по аналогии с хорошо известным термином «электроника». Это современное состояние науки о взаимодействии света и вещества и многочисленных технологических приложениях.
Этот термин отражает квантовую (фотонную) природу света и включает широкий круг физических явлений, методов и устройств, используемых для генерации света, управления его свойствами, передачи, регистрации, воздействия светом на вещество и оптической диагностики материальных сред. В учебной литературе на русском языке, рассчитанной на студентов физических и технических специальностей, в настоящее время отсутствует книга, объединяющая указанный круг проблем. Данный пробел призван восполнить перевод на русский язык второго издания книги известных американских специалистов.
Содержание книги охватывает оптику лучей, волн и пучков, фурье-оптику, электромагнитную теорию света, поляризационную оптику, оптику фотонных кристаллов, волноводов и резонаторов, элементы статистической и квантовой оптики, взаимодействие фотонов с атомами, лазерные усилители и лазеры, оптику полупроводников, полупроводниковые источники и приемники фотонов, акусто- и электрооптику, основы нелинейной оптики, включая оптику ультракоротких импульсов света, а также основные сведения об оптических системах связи и их элементах – оптических соединителях и переключателях.
Начиная с элементарных основ оптики, авторы достаточно быстро подводят читателя к самым современным научным достижениям и техническим решениям. Математический аппарат изложен лаконично, но достаточно строго, наглядность обеспечивается большим количеством иллюстраций.
Каждый раздел книги снабжен хорошо продуманным набором задач, что делает ее весьма полезной как для преподавателей, так и для самостоятельной работы студентов.
Огромный объём материала, охватывающего все разделы оптики, потребовал выпустить книгу на русском языке в виде двухтомника.

Оглавление

Том 1

Предисловие к второму изданию
Предисловие к первому изданию

Глава 1
Оптика лучей

1.1. Постулаты лучевой оптики
1.2. Простые оптические элементы
1.2.1. Зеркала
1.2.2. Плоские границы
1.2.3. Сферические границы и линзы
1.2.4. Световоды
1.3. Оптика сред с градиентным показателем преломления
1.3.1. Уравнение луча
1.3.2. Оптические элементы с градиентным показателем преломления
*1.3.3. Уравнение эйконала
1.4. Матричная оптика
1.4.1. Матрица передачи луча
1.4.2. Матрицы простых оптических элементов
1.4.3. Матрицы каскада оптических элементов
1.4.4. Периодические оптические системы

Глава 2
Оптика волн

2.1. Постулаты волновой оптики
2.2. Монохроматические волны
2.2.1. Комплексное представление и уравнение Гельмгольца
2.2.2. Элементарные волны
2.2.3. Параксиальные волны
*2.3. Связь между волновой и лучевой оптикой
2.4. Простые оптические элементы
2.4.1. Отражение и преломление
2.4.2. Прохождение через оптические элементы
2.4.3. Оптические элементы с градиентным показателем преломления
2.5. Интерференция
2.5.1. Интерференция двух волн
2.5.2. Многоволновая интерференция
2.6. Полихроматический и импульсный свет
2.6.1. Временно2е и спектральное описание
2.6.2. Световые биения

Глава 3
Оптика пучков

3.1. Гауссов пучок
3.1.1. Комплексная амплитуда
3.1.2. Свойства
3.1.3. Качество пучка
3.2. Прохождение через оптические элементы
3.2.1. Прохождение через тонкую линзу
3.2.2. Формирование пучка
3.2.3. Отражение от сферического зеркала
*3.2.4. Прохождение через произвольную оптическую систему
3.3. Пучки Эрмита—Гаусса
3.4. Пучки Лагерра—Гаусса и Бесселя

Глава 4
Фурье-оптика

4.1. Распространение света в свободном пространстве
4.4.1. Пространственные гармоники и плоские волны
4.1.2. Передаточная функция свободного пространства
4.1.3. Функция отклика на импульсное воздействие для свободного пространства
4.1.4. Принцип Гюйгенса—Френеля
4.2. Оптическое преобразование Фурье
4.2.1. Преобразование Фурье в дальней зоне
4.2.2. Преобразование Фурье с помощью линзы
4.3. Дифракция света
4.3.1. Дифракция Фраунгофера
4.3.2. Дифракция Френеля
4.4. Формирование изображения
4.4.1. Лучевая оптика однолинзовой изображающей системы
4.4.2. Волновая оптика формирования изображения в 4f-системе
4.4.3. Волновая оптика однолинзовой изображающей системы
4.4.4. Формирование изображения в ближнем поле
4.5. Голография

Глава 5
Электромагнитная оптика

5.1. Электромагнитная теория света
5.2. Электромагнитные волны в диэлектрических средах
5.2.1. Линейные, недиспергирующие, однородные и изотропные среды
5.2.2. Нелинейные, диспергирующие, неоднородные, или неизотропные, среды
5.3. Монохроматические электромагнитные волны
5.4. Элементарные электромагнитные волны
5.4.1. Плоские, сферические и гауссовы электромагнитные волны
5.4.2. Связь между электромагнитной и скалярной волновой оптикой
5.4.3. Векторные пучки
5.5. Поглощение и дисперсия
5.5.1. Поглощение
5.5.2. Дисперсия
5.5.3. Резонансная среда
5.5.4. Оптика проводящих сред
5.6. Распространение импульсов в средах с дисперсией
5.7. Оптика магнитных материалов и метаматериалов

Глава 6
Поляризационная оптика

6.1. Поляризация света
6.1.1. Поляризация
6.1.2. Матричное представление
6.2. Отражение и преломление
6.3. Оптика анизотропных сред
6.3.1. Показатели преломления
6.3.2. Распространение вдоль главной оси
6.3.3. Распространение в произвольном направлении
6.3.4. Дисперсионные соотношения, лучи, волновые фронты и перенос энергии
6.3.5. Двулучепреломление
6.4. Оптическая активность и магнитооптика
6.4.1. Оптическая активность
6.4.2. Магнитооптика: эффект Фарадея
6.5. Оптика жидких кристаллов
6.6. Поляризационные устройства
6.6.1. Поляризаторы
6.6.2. Фазовые пластинки
6.6.3. Вращатели плоскости поляризации
6.6.4. Невзаимные поляризационные устройства

Глава 7
Оптика фотонных кристаллов

7.1. Оптика многослойных диэлектрических сред
7.1.1. Матричная теория многослойной оптики
7.1.2. Эталон Фабри—Перо
7.1.3. Решетка Брэгга
7.2. Одномерные фотонные кристаллы
7.2.1. Моды Блоха
7.2.2. Матричная оптика периодических сред
7.2.3. Фурье-оптика периодических сред
7.2.4. Границы между периодическими и однородными средами
7.3. Двумерные и трехмерные фотонные кристаллы
7.3.1. Двумерные фотонные кристаллы
7.3.2. Трехмерные фотонные кристаллы

Глава 8
Оптика волноводов

8.1. Планарные зеркальные волноводы
8.2. Планарные диэлектрические волноводы
8.2.1. Волноводные моды
8.2.2. Распределения полей
8.2.3. Дисперсионные соотношения и групповые скорости
8.3. Двумерные волноводы
8.4. Фотонно-кристаллические волноводы
8.5. Оптическая связь в волноводах
8.5.1. Устройства ввода
8.5.2. Связанные волноводы
8.5.3. Периодические волноводы
8.6. Металлические волноводы с размерами меньше длины волны (плазмоника)

Глава 9
Волоконная оптика

9.1. Направляемые лучи
9.1.1. Волокна со ступенчатым профилем показателя преломления
9.1.2. Градиентные волокна
9.2. Направляемые волны
9.2.1. Волокна со ступенчатым профилем показателя преломления
9.2.2. Одномодовые волокна
9.2.3. Квазиплоские волны в волокнах со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления
9.3. Затухание и дисперсия
9.3.1. Затухание
9.3.2. Дисперсия
9.4. Микроструктурные и фотонно-кристаллические волокна

Глава 10
Оптика резонаторов

10.1. Резонаторы с плоскими зеркалами
10.1.1. Моды резонатора
10.1.2. Внеосевые моды резонатора
10.2. Резонаторы со сферическими зеркалами
10.2.1. Удержание лучей
10.2.2. Гауссовы моды
10.2.3. Резонансные частоты
10.2.4. Моды Гаусса—Эрмита
10.2.5. Конечные апертуры и дифракционные потери
10.3. Дву- и трехмерные резонаторы
10.3.1. Двумерные прямоугольные резонаторы
10.3.2. Круговые резонаторы и моды шепчущей галереи
10.3.3. Трехмерные резонаторы в виде прямоугольной полости
10.4. Микрорезонаторы
10.4.1. Прямоугольные микрорезонаторы
10.4.2. Резонаторы в виде микростолбиков, микродисков и микроторов
10.4.3. Микросферические резонаторы
10.4.4. Фотонно-кристаллические микрорезонаторы

Глава 11
Статистическая оптика

11.1. Статистические свойства случайного света
11.1.1. Оптическая интенсивность
11.1.2. Временна2я когерентность и спектр
11.1.3. Пространственная когерентность
11.1.4. Продольная когерентность
11.2. Интерференция частично когерентного света
11.2.1. Интерференция двух частично когерентных волн
11.2.2. Интерференция и временна2я когерентность
11.2.3. Интерференция и пространственная когерентность
11.3. Прохождение частично когерентного света через оптические системы
11.3.1. Распространение частично когерентного света
11.3.2. Формирование изображений в некогерентном свете
11.3.3. Приобретение пространственной когерентности при распространении
11.4. Частичная поляризация

Глава 12
Оптика фотонов

12.1. Фотон
12.1.1. Энергия фотона
12.1.2. Поляризация фотона
12.1.3. Положение фотона
12.1.4. Импульс фотона
12.1.5. Интерференция фотона
12.1.6. Временна2я локализация фотона
12.2. Потоки фотонов
12.2.1. Средний поток фотонов
12.2.2. Случайность потока фотонов
12.2.3. Статистика числа фотонов
12.2.4. Случайное разбиение фотонных потоков
*12.3. Квантовые состояния света
12.3.1. Когерентные состояния света
12.3.2. Сжатые состояния света

Глава 13
Фотоны и атомы

13.1. Уровни энергии
13.1.1. Атомы
13.1.2. Молекулы
13.1.3. Твердые тела
13.2. Заселенность уровней энергии
13.2.1. Распределение Больцмана
13.2.2. Распределение Ферми—Дирака
13.3. Взаимодействие фотонов с атомами
13.3.1. Взаимодействие одномодового света с атомом
13.3.2. Спонтанное излучение
13.3.3. Вынужденное излучение и поглощение
13.3.4. Уширение линий
*13.3.5. Усиленное спонтанное излучение
*13.3.6. Лазерное охлаждение атомов и лазерные ловушки
13.4. Тепловое излучение
13.4.1. Тепловое равновесие между фотонами и атомами
13.4.2. Спектр излучения черного тела
13.5. Люминесценция и рассеяние света
13.5.1. Виды люминесценции
13.5.2. Фотолюминесценция
13.5.3. Рассеяние света

Глава 14
Лазерные усилители

14.1. Теория лазерного усиления
14.1.1. Коэффициент и ширина полосы усиления
14.1.2. Фазовый сдвиг
14.2. Накачка усилителя
14.2.1. Скоростные уравнения
14.2.2. Схемы накачки
14.3. Распространенные лазерные усилители
14.3.1. Рубин
14.3.2. Стекло с неодимом
14.3.3. Кварцевое волокно, легированное эрбием
14.3.4. Волоконные ВКР-усилители
14.3.5. Таблица избранных лазерных переходов
14.4. Нелинейность усилителя
14.4.1. Насыщение усиления в среде с однородным уширением
*14.4.2. Насыщение усиления в среде с неоднородным уширением
*14.5. Шум усилителя