ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие к русскому изданию из "Дифракция и волноводное распространение оптического излучения " В этой книге рассмотрены свойства оптического электромагнитного излучения и те разделы прикладной математики, которые используются для его описания. Одна из задач, которую мы здесь ставим, — провести читателя по долгому, но замечательному пути от первого знакомства с уравнениями Максвелла до таких достижений современной оптики, как геометрическая теория дифракции , асимптотические решения волнового уравнения, теория оптических резонаторов, волоконная оптика и многослойные структуры. [c.6] Канонические задачи теории дифракции были решены в нашем столетии Зоммерфельдом (дифракция на полуплоскости), Малюжинцом (дифракция на клине), Фоком (поле на границе тени от гладкого препятствия) и Вайнштейном (дифракция на открытом конце волновода). Специальные методы решения таких задач были развиты Вайнштейном (метод Винера — Хопфа), Уфимцевым и некоторыми другими учеными. Особо следует отметить теорию граничного слоя. [c.6] В нашей книге мы подробно рассматриваем основы теории дифракции, уделяя особое внимание асимптотическим методам, широко используемым в настоящее время. Из всех многочисленных приложений для более подробного рассмотрения мы выбрали оптические резонаторы и многослойные среды, учитывая их важность в лазерной физике и оптической технологии. [c.6] Хорошо известно, что открытые резонаторы применяются в лазерах для генерации излучения — это их первое, но далеко не последнее приложение. Характерное свойство открытых резонаторов в том, что их размеры гораздо больше длины волны. [c.6] Если говорить только о главных приложениях многослойных систем (мультислоев), то следует отметить отражатели сбета, лазерные зеркала, светоделители, оптические фильтры. Современная технология позволяет без особых трудностей получать мультислои для рентгеновского излучения, и уже в нескольких лабораториях были получены зеркала с отражательной способностью порядка 60%. В будущем эти исследования должны оказать влияние на развитие астрономии, источников синхротронного излучения и рентгеновской микроскопии. Хотя наша книга и посвящена оптическому диапазону частот, анализ многослойных систем без больших изменений можно приложить и к рентгеновскому диапазону. [c.7] Последняя глава книги посвящена волоконной оптике — предмету, который не нуждается в каком-либо дополнительном представлении. [c.7] Различные математические методы вводятся и обсуждаются в книге по мере возникновения в них надобности. Они не выделены в отдельную главу. По нашему мнению, читатель гораздо эффективнее овладеет математическим аппаратом, если будет применять его к конкретным возникающим задачам. Исключение сделано лишь для формул, касающихся специальных функций. Их можно найти в приложениях к книге. [c.7] В конце каждой главы помещен набор задач. Это связано с тем, что, как правило, читатель изучает теорию, применяя ее к конкретным примерам. Мы надеемся, что возможностей для этого будет вполне достаточно. Среди задач есть и такие, которые расширяют содержание глав или вводят понятия, которым по тем или иным причинам не нашлось места в основном тексте. [c.7] Переводчикам был предоставлен список ошибок и опечаток, попавших в оригинальное английское издание. Необходимые поправки были внесены при переводе. [c.7] И наконец, нам хотелось бы выразить глубокую признательность издательству Мир и его персоналу за внимание и тщательность, с которыми они отнеслись к переводу, редактированию и печати этой книги. [c.7] 1 рассмотрены общие свойства распространения электромагнитного излучения и вводятся основные понятия, касающиеся описания электромагнитного поля и его взаимодействия с веществом. [c.8] Глава 2 посвящена главным образом асимптотическим методам решения волнового уравнения, причем особое внимание уделено асимптотическому представлению поля в виде ряда Лунебер-га — Клейна (для которого геометрическая оптика является приближением низшего порядка). В частности, с помощью уравнения эйконала исследуются многие оптические системы с различными распределениями показателя преломления. [c.8] 4 задача о распростра нении волн рассматривается с позиций теории дифракции и состоит главным образом в вычислении поля в некоторой области с учетом вкладов от самого поля на опорной поверхности. Этот метод, который можно считать прямым следствием принципа Гюйгенса, связан с вычислением дифракционных интегралов. Данная задача и различные систематические способы ее решения рассматриваются в гл. 5. [c.9] 6 изучается по существу рассеяние электромагнитных волн на различных препятствиях. Она включает в себя также описание металлических и диэлектрических дифракционных решеток. Кроме того, в этой главе довольно подробно излагается теория дифракционных матриц и 5-матриц рассеяния, обсуждение которой нечасто встретишь в других учебниках по оптике. [c.9] В последних двух главах рассматривается концентрация поля в некоторых ограниченных областях пространства, в которых имеют место определенные комбинации длин волн и неоднородностей среды это приводит к эффекту, который можно назвать своего рода удержанием излучения. В частности, в гл. 7 мы рассмотрим пассивные и активные резонаторы, используемые в лазерных устройствах и предназначенные для удержания излучения вблизи оси оптических резонаторов и интерферометров Фабри — Перо. При этом мы будем проводить изучение главным образом на основе теории дифракции. В гл. 8 для исследования удержания излучения в поперечном направлении вблизи оси диэлектрического световода задача решается аналитически с использованием модовых решений волнового уравнения. Это позволяет рассмотреть единым образом самые современные вопросы, связанные с такими нелинейными оптическими явлениями, как фазовая самомодуляция и солитоны. [c.9] Настоящая книга предназначена в первую очередь аспирантам, специализирующимся по оптике и электромагнетизму, и исследователям, интересующимся вопросами распространения и удержания оптического излучения. От читателя требуется предварительное знакомство с основами теории электромагнитного поля на уровне хорошего аспирантского курса. Что касается математического аппарата, то необходимо предварительное знакомство со специальными функциями, рядами Фурье и дифференциальными уравнениями. Мы думаем, что широкий спектр рассматриваемых задач, а также строгость аналитического описания сделают нашу книгу полезным справочником для физиков и инженеров, работающих в области квантовой электроники. [c.9] Вернуться к основной статье