ПРЕДИСЛОВИЕ
В течение последующих двадцати лет после появления в начале 1960 годов лазера было разработано множество приборов и устройств, позволяющих управлять электромагнитным излучением в оптическом диапазоне. К настоящему времени опубликовано немало превосходных книг, в которых более или менее подробно описываются конкретные классы этих оптических приборов (например, оптические резонаторы и оптические волокна). Однако мы понимали, что назрела необходимость в написании руководства, которое познакомило бы читателя с общими принципами, лежащими в основе таких приборов, и проиллюстрировало бы общие идеи на большом числе примеров, разбросанных, как правило, по отдельным книгам. При таком подходе читатель ознакомится с рядом аналитических методов (многие из которых развиты, вообще говоря, специалистами в области классического электромагнетизма, а не собственно оптики), которые дают основу для полного понимания отдельного предмета.
Настоящая книга появилась благодаря научному опыту, накопленному авторами, которые работали в областях, тесно связанных со многими рассматриваемыми здесь вопросами, а также благодаря их преподавательской деятельности в университетах г. Акуила (Ди Порто, физика твердого тела), г. Рима (Крозиньяни, оптоэлектроника) и г. Неаполя (Солимено, электромагнитные поля и оптика). В результате возникла книга, которую можно использовать как учебник и как монографию, посвященную современному состоянию исследований в данной области, причем благодаря большому числу помещенных в ней задач ее предпочтительнее отнести к учебнику.
В гл. 1 рассмотрены общие свойства распространения электромагнитного излучения и вводятся основные понятия, касающиеся описания электромагнитного поля и его взаимодействия с веществом.
Глава 2 посвящена главным образом асимптотическим методам решения волнового уравнения, причем особое внимание уделено асимптотическому представлению поля в виде ряда Лунеберга — Клейна (для которого геометрическая оптика является приближением низшего порядка). В частности, с помощью уравнения эйконала исследуются многие оптические системы с различными распределениями показателя преломления.
В гл. 3 изучаются слоистые среды (например, многослойные тонкие пленки, металлические и диэлектрические отражатели, интерференционные фильтры), которые играют весьма важную роль в
интетральной оптике, а также распространение волн в периодических структурах.
В гл. 4 задача о распространении 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.
В гл. 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 
-матриц рассеяния, обсуждение которой нечасто встретишь в других учебниках по оптике.
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.
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.
Мы благодарим г-жу К. Кутилло за квалифицированную перепечатку рукописи, М. Сансоне за подготовку оригиналов рисунков и А. Торре за внимательное прочтение рукописи. Двое из авторов (Кро-зиньяни и Ди Порто) признательны фонду Уго Бордони (Высший институт почты и телекоммуникаций, Рим) за гостеприимство во время написания части этой книги. Бруно Крозиньяни глубоко признателен своей жене Марии и дочерям Джиневре и Вере за их поддержку при подготовке настоящей монографии. Сальваторе Солимено благодарит Национальный совет исследований и Национальный институт ядерной физики за поддержку, а также Р. Бруццезе за полезные советы.
