俞寬新等的《聲光原理與聲光器件》分成四個部分。第一部分由前三章組成，介紹聲光技術(shù)所需入門理論基礎(chǔ)，包括晶體基本知識、晶體光學(xué)、體波與表面波晶體聲學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、光纖光學(xué)等；第二部分由第4章組成，介紹聲光學(xué)理論的核心內(nèi)容，即按照參量互作用概念建立起來的聲光互作用耦合波方程理論；第三部分由第5章至第7章組成，介紹聲光器件的設(shè)計(jì)方法，包括各類體波聲光器件，如聲光偏轉(zhuǎn)器、聲光調(diào)制器、多頻聲光器件、可調(diào)諧聲光濾光器、聲電光器件和表面波聲光器件，體波和表面波換能器的性能與設(shè)計(jì)方法；第四部分由第8章組成，介紹聲光器件的應(yīng)用，包括在激光顯示記錄系統(tǒng)、激光諧振腔、光信號處理、光計(jì)算、光探測以及軍事上的應(yīng)用。本書力求理論上的系統(tǒng)性、技術(shù)上的創(chuàng)新性、應(yīng)用上的實(shí)用性。
《聲光原理與聲光器件》可供光學(xué)與聲學(xué)科研人員，光電子技術(shù)、光通信技術(shù)、激光技術(shù)、聲表面波技術(shù)領(lǐng)域的科技人員，高等院校應(yīng)用物理、光學(xué)、信息光電子等專業(yè)的師生參考。
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聲光器件從發(fā)明至今已有近八十年歷史，聲光理論的研究與聲光器件的研制已經(jīng)逐步形成系統(tǒng)。但是迄今為止，國內(nèi)的聲光專著只有徐介平所著的《聲光器件的原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用》一書，而且是20世紀(jì)80年代初出版，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在讀者的需求，聲光專著的現(xiàn)狀與其學(xué)術(shù)地位極不相稱。本書的宗旨是對聲光技術(shù)這幾十年的發(fā)展作個總結(jié)，試圖全面系統(tǒng)地闡述聲光器件的工作原理、設(shè)計(jì)方法、制作工藝、性能測試以及實(shí)際應(yīng)用。希望本書能對從事光電子技術(shù)、光通信技術(shù)、激光技術(shù)、聲表面波技術(shù)的科研人員和大專院校應(yīng)用物理、光學(xué)、信息光電子等專業(yè)的師生有所裨益。
俞寬新教授，博士生導(dǎo)師，1968年大學(xué)本科畢業(yè)，1982年獲理學(xué)碩士學(xué)位，1990年獲理學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為北京工業(yè)大學(xué)應(yīng)用數(shù)理學(xué)院教授，長期從事聲光器件與聲光信號處理的科研、開發(fā)、教學(xué)工作，主持和參加國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表論文130余篇，其中被SCl、EI收錄約60篇，主編教材3部，專著1部，獲國家發(fā)明專利3項(xiàng)，獲北京市科技進(jìn)步獎1次，國際光學(xué)工程學(xué)會及中國光學(xué)學(xué)會會員，《北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報》編委。丁曉紅理學(xué)碩士，北京工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院副教授，長期從事大學(xué)物理教育教學(xué)和科學(xué)研究工作，主要科研方向?yàn)槁暪庑盘柼幚砼c光通信技術(shù)，近幾年發(fā)表教學(xué)科研論文20余篇，曾獲北京市科技進(jìn)步二等獎。龐兆廣 理學(xué)博士，現(xiàn)為河北師范大學(xué)物理系副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槁暪庑盘柼幚砼c光通信技術(shù)、納米光學(xué)與‘技術(shù)。
目錄
《光學(xué)與光子學(xué)叢書》序
“北京工業(yè)大學(xué)‘211 工程’專著出版項(xiàng)目”總序
前言
第1章 晶體的物理性質(zhì) 1
1.1 晶體的對稱性質(zhì) 1
1.1.1 晶體的基本概念 1
1.1.2 晶體的對稱性 2
1.1.3 晶體對稱操作的坐標(biāo)變換矩陣 4
1.1.4 晶體的分類 6
1.2 描述晶體物理性質(zhì)的張量 11
1.2.1 張量的基本概念 12
1.2.2 張量的縮并運(yùn)算 14
1.2.3 張量的坐標(biāo)變換 15
1.2.4 二階對稱張量 17
1.2.5 晶體對稱性對物理性質(zhì)的影響 21
1.3 晶體的光學(xué)性質(zhì) 22
1.3.1 晶體中的光波與光線 22
1.3.2 晶體光學(xué)基本方程——菲涅爾方程 25
1.3.3 晶體光學(xué)性質(zhì)的幾何表示方法——折射率曲面與折射率橢球 29
1.3.4 晶體的旋光現(xiàn)象 32
1.3.5 常用聲光晶體的光學(xué)性質(zhì) 40
1.4 晶體的體波聲學(xué)性質(zhì) 42
1.4.1 應(yīng)力與應(yīng)變 42
1.4.2 胡克定律 48
1.4.3 體波聲學(xué)基本方程 50
1.4.4 常用聲光晶體的體波聲學(xué)性質(zhì) 52
1.5 晶體的壓電性質(zhì) 66
1.5.1 壓電效應(yīng) 66
1.5.2 壓電增勁體波聲學(xué)基本方程 69
1.5.3 鈮酸鋰晶體的壓電性能 70
1.6 晶體的表面波聲學(xué)性質(zhì) 74
1.6.1 表面波聲學(xué)基本方程 74
1.6.2 壓電增勁表面波聲學(xué)基本方程 82
1.6.3 常用壓電晶體的表面波聲學(xué)性質(zhì) 85
參考文獻(xiàn) 93
第2章 平面波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì) 95
2.1 光在界面上的反射與透射 95
2.1.1 菲涅爾公式 95
2.1.2 反射率與透射率 97
2.1.3 反射光與透射光波的偏振特性 98
2.1.4 全反射與全透射現(xiàn)象 100
2.1.5 反射率曲線 102
2.2 平面波導(dǎo)的傳光特性 103
2.2.1 集光本領(lǐng) 104
2.2.2 幾何程長與反射次數(shù) 104
2.2.3 時延差 105
2.3 平面波導(dǎo)的諧振方程 105
2.3.1 導(dǎo)光模諧振方程 105
2.3.2 導(dǎo)光模特征 106
2.4 平面波導(dǎo)的波動理論 108
2.4.1 導(dǎo)光模波動方程 108
2.4.2 對稱平面波導(dǎo)的波動理論 111
2.4.3 非對稱平面波導(dǎo)的波動理論 116
參考文獻(xiàn) 123
第3章 光纖波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì) 125
3.1 光纖基本知識 125
3.2 均勻折射率型光纖的傳光特性 126
3.2.1 子午光線的傳光特性 127
3.2.2 斜光線的傳光特性 128
3.3 均勻折射率型光纖的波動理論 132
3.3.1 模式場分布函數(shù) 132
3.3.2 模式方程 137
3.4 均勻折射率型弱導(dǎo)光纖的模式特征 137
3.4.1 場分布函數(shù)及模式方程 137
3.4.2 模式簡并 140
3.5 均勻折射率型弱導(dǎo)光纖的LP線偏振模 141
3.5.1 截止頻率 142
3.5.2 單模工作條件 144
3.5.3 傳播常數(shù)的圖解法 144
3.5.4 模容量 150
3.5.5 色散特性 150
參考文獻(xiàn) 151
第4章 聲光互作用耦合波方程理論 153
4.1 聲光效應(yīng)與電光效應(yīng) 153
4.1.1 聲光效應(yīng) 153
4.1.2 電光效應(yīng) 159
4.2 參量互作用基本方程 163
4.3 體波聲光效應(yīng)耦合波方程理論 166
4.3.1 一維聲光效應(yīng)耦合波方程 166
4.3.2 正常聲光效應(yīng)衍射效率 169
4.3.3 反常聲光效應(yīng)衍射效率 174
4.3.4 多維聲光效應(yīng)耦合波方程理論 175
4.4 體波聲電光效應(yīng)耦合波方程理論 177
4.4.1 一維聲電光效應(yīng)耦合波方程理論 177
4.4.2 多維聲電光效應(yīng)耦合波方程理論 181
4.5 表面波聲光效應(yīng)耦合波方程理論 182
4.5.1 表面波聲光效應(yīng)耦合波方程 182
4.5.2 表面波聲光效應(yīng)衍射效率 184
4.6 表面波聲電光效應(yīng)耦合波方程理論 186
4.7 表面波光纖聲光效應(yīng)耦合波方程理論 187
4.7.1 光纖耦合模方程 188
4.7.2 表面波光纖聲光效應(yīng)耦合波方程 189
4.7.3 表面波光纖聲光效應(yīng)衍射效率 190
參考文獻(xiàn) 192
第5章 體波聲光器件的設(shè)計(jì) 194
5.1 布拉格聲光器件的工作原理 194
5.1.1 進(jìn)入布拉格衍射區(qū)的標(biāo)準(zhǔn) 194
5.1.2 布拉格聲光效應(yīng)衍射效率 195
5.1.3 布拉格聲光互作用幾何關(guān)系 197
5.1.4 布拉格帶寬 206
5.2 聲光偏轉(zhuǎn)器的主要性能指標(biāo) 208
5.2.1 掃描特性 209
5.2.2 可分辨點(diǎn)數(shù) 210
5.2.3 偏轉(zhuǎn)速度 210
5.2.4 速度容量積 211
5.3 正常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 211
5.3.1 正常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì)步驟 211
5.3.2 單片結(jié)構(gòu)正常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 212
5.3.3 超聲跟蹤正常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 216
5.4 反常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 226
5.4.1 單片結(jié)構(gòu)反常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 226
5.4.2 超聲跟蹤反常聲光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計(jì) 236
5.5 聲光調(diào)制器的設(shè)計(jì) 239
5.5.1 聲光調(diào)制器的主要性能指標(biāo) 239
5.5.2 影響聲光調(diào)制器性能的因素 241
5.5.3 聲光調(diào)制器的設(shè)計(jì)方法 243
5.6 多頻聲光器件的設(shè)計(jì) 244
5.6.1 多頻聲光效應(yīng)的互調(diào)光 245
5.6.2 多頻聲光器件的設(shè)計(jì) 246
5.7 可調(diào)諧聲光濾光器的設(shè)計(jì)方法 247
5.7.1 可調(diào)諧聲光濾光器的性能指標(biāo) 247
5.7.2 可調(diào)諧聲光濾光器的設(shè)計(jì)方法 248
5.8 聲電光器件的設(shè)計(jì)方法 261
5.8.1 一維聲電光效應(yīng)最佳工作模式 262
5.8.2 二維聲電光效應(yīng)最佳工作模式 263
參考文獻(xiàn) 266
第6章 體波聲光器件壓電換能器的設(shè)計(jì)方法 269
6.1 壓電換能器的瑪森等效電路 269
6.1.1 壓電換能器的阻抗矩陣 269
6.1.2 壓電換能器的瑪森等效電路 272
6.2 壓電換能器的傳遞矩陣 274
6.2.1 壓電換能器的特征參數(shù) 275
6.2.2 壓電換能器的傳遞矩陣 276
6.3 壓電換能器的頻率特性 279
6.3.1 壓電換能器輸入阻抗與輸入導(dǎo)納 279
6.3.2 壓電換能器損耗 283
6.4 壓電換能器鍍膜結(jié)構(gòu)與厚度的確定 287
6.4.1 36°Y切LN/PM聲光器件 287
6.4.2 X切LN/TeO2聲光器件 289
6.5 壓電換能器的設(shè)計(jì)、工藝與測試 294
參考文獻(xiàn) 296
第7章 表面波聲光器件的設(shè)計(jì)方法 297
7.1 叉指換能器的網(wǎng)絡(luò)矩陣 297
7.1.1 叉指換能器的結(jié)構(gòu)與特性參數(shù) 297
7.1.2 叉指換能器的網(wǎng)絡(luò)矩陣 298
7.2 叉指換能器的頻率特性 306
7.2.1 叉指換能器的輸入導(dǎo)納 306
7.2.2 叉指換能器損耗 308
7.3 表面波聲光器件的設(shè)計(jì)方法 312
7.3.1 表面波聲光器件的性能指標(biāo) 312
7.3.2 表面波聲光器件的設(shè)計(jì) 320
參考文獻(xiàn) 326
第8章 聲光器件的應(yīng)用 328
8.1 聲光器件在激光顯示與記錄系統(tǒng)中的應(yīng)用 328
8.1.1 激光傳真與激光印刷 328
8.1.2 激光尋址 329
8.1.3 激光打印 330
8.1.4 激光電視 332
8.2 聲光器件在激光器諧振腔內(nèi)的應(yīng)用 336
8.2.1 聲光調(diào)Q激光器 336
8.2.2 聲光鎖模激光器 338
8.2.3 腔倒空激光器 342
8.2.4 穩(wěn)功激光器 343
8.3 聲光器件在光信號處理中的應(yīng)用 344
8.3.1 聲光頻譜分析器 345
8.3.2 聲光相關(guān)器 352
8.4 聲光器件在光計(jì)算中的應(yīng)用 361
8.4.1 聲光數(shù)字乘法器 361
8.4.2 聲光向量乘法器 363
8.4.3 聲光矩陣乘法器 364
8.5 聲光器件在光探測中的應(yīng)用 365
8.5.1 倒聲速圖的測量 365
8.5.2 聲光優(yōu)值的測定 366
8.5.3 聲場分布的測定 367
8.6 聲光器件在軍事中的應(yīng)用 368
8.6.1 聲光器件在雷達(dá)中的應(yīng)用 368
8.6.2 聲光器件在光纖傳感器中的應(yīng)用 373
8.7 聲光器件的其他應(yīng)用 376
8.7.1 聲光調(diào)頻器的應(yīng)用 376
8.7.2 聲光濾光器的應(yīng)用 379
參考文獻(xiàn) 380
附錄A 常用對稱操作的坐標(biāo)變換矩陣 382
附錄B 晶體的物理性質(zhì)矩陣形式 384
B.1 聲光系數(shù)和勁度系數(shù)矩陣的形式（32個晶類） 384
B.2 電光系數(shù)矩陣和壓電系數(shù)矩陣的形式（20個晶類） 387
B.3 介電系數(shù)矩陣的形式（7個晶系） 392
附錄C 晶體的聲光系數(shù)和電光系數(shù) 393
C.1 聲光系數(shù) 393
C.2 電光系數(shù) 394
附錄D 重要聲光材料的物理性質(zhì) 396
附錄E 聲光器件的特征長度 398
附錄F 重要壓電材料的物理性質(zhì) 400
附錄G 重要鍍膜材料的聲學(xué)性質(zhì) 402
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