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目录 1

1　光纤与光缆 1

1.1　概述 1

1.2　光纤传输的基本原理 3

1.2.1　全反射 3

1.2.2　光纤传输的基本原理 4

1.2.3　光纤传输的波动理论 6

1.3　光纤的传输特性 9

1.3.1　光纤的传输损耗 9

1.3.2　光纤中的色散与脉冲展宽 11

1.4　光纤的结构与分类 15

1.4.1　突变型光纤 16

1.4.2　渐变型光纤 16

1.4.3　单模光纤 18

1.5　光纤的制造技术 19

1.5.1　光纤预制棒的制备 19

1.5.2　光纤拉丝及一次涂覆 21

1.5.3　光纤二次涂覆 22

1.6　特种光纤 22

1.6.1　掺稀土元素光纤 22

1.6.2　保偏光纤（高双折射光纤） 27

1.7.1　光纤断裂的一般机理 35

1.7　光纤的强度 35

1.7.2　提高光纤强度的途径 36

1.8　光缆的结构 38

1.8.1　基本设计 39

1.8.2　光缆的制造技术 46

1.9　光缆的分类 46

1.9.1　光缆的种类和适用范围 46

1.9.2　中继传输用的光缆 47

1.9.3　用户光缆 49

1.9.4　海底光缆 51

1.10　光缆的特性 52

1.9.5　其它光缆 52

1.10.1　光缆的传输特性 53

1.10.2　光缆的机械特性 54

1.10.3　光缆的可靠性 55

1.11　光缆的敷设 56

1.12　光纤特性的测量 57

1.12.2　带宽测量 57

1.12.1　损耗测量 58

参考文献 59

2.1.1　白炽灯与卤钨灯 60

2.1　一般光源器件 60

2　光有源器件 60

A　光源器件 60

2.1.2　固体激光器 61

2.1.3　气体激光器 62

2.2　半导体发光二极管（LED） 63

2.2.1　引言 63

2.2.2 LED的分类与结构 65

2.2.3 LED的制造与性能 75

2.2.4 LED的封装与耦合 81

2.2.5 LED的退化和寿命 83

2.2.6 LED的应用 85

2.3 半导体激光二极管（LD） 89

2.3.1 LD的工作原理 90

2.3.2 不同发射波长LD的材料 90

2.3.3 LD的结构 92

2.3.4 LD的模式 96

2.3.5 LD的阈值条件 104

2.3.6 输出功率和转换效率 106

2.3.7 LD的调制 108

2.3.8 LD的封装、耦合和寿命问题 110

2.3.9 LD的新进展 114

B 光检测器件 127

2.4 光电检测器的基本原理和检测过程 128

2.4.1　引言 128

2.4.2　基本检测原理 129

2.4.3　光电管的材料 130

2.4.4　检测过程的噪声 131

2.5　光电二极管的原理、结构和性能 133

2.5.1　光电二极管的几个主要问题 133

2.5.2　光电二极管的结构和性能 137

2.6　光电晶体管的原理、结构和性能 143

2.7　集成接收器件和阵列 145

参考文献 146

3　光纤无源器件 150

3.1　概述 150

3.1.1　光纤无源器件的定义和分类 150

3.1.2　光纤无源器件的技术特性 153

3.1.3　光纤无源器件的结构形式 156

3.1.4　光纤无源器件的发展动态 157

3.2　连接损耗和固定接头 159

3.2.1　光纤连接损耗计算 159

3.2.2　固定接头 168

3.3　活动连接器 176

3.3.1　单芯光缆连接器 177

3.3.2　多芯光缆连接器 184

3.3.3　活动连接器的发展动向 188

3.4　光纤耦合器 193

3.4.1　耦合机理 193

3.4.2　X型及Y型耦合器 201

3.4.3　宽带耦合器 204

3.4.4　星形耦合器 205

3.4.5　树形耦合器 206

3.5.1　多层介质膜型波分复用器 207

3.5　光纤波分复用器 207

3.5.2　光栅型波分复用器 209

3.5.3　熔融型波分复用器 211

3.6　光纤开关 214

3.6.1　工作原理 214

3.6.2　机械式光开关 216

3.6.3　非机械式光开关 222

3.7　光衰减器及其它器件 225

3.7.1　光衰减器 225

3.7.2　磁光非互易器件 229

3.7.3　光纤传感用特种器件 232

3.8　平面型光无源器件 236

3.8.1　光波导制造技术 236

3.8.2　电极点焊及光纤耦合技术 240

3.8.3　发展前景 242

参考文献 245

4　光纤通信系统 247

4.1　概述 247

4.1.1　光纤通信系统的组成和特点 247

4.1.2　光纤通信系统的发展 250

4.2.1　光纤数字通信系统简介 252

4.2　光纤数字通信系统 252

4.2.2　主要设备的功能和性能 260

4.2.3　光纤通信系统的辅助设备 290

4.2.4　光纤数字通信系统的测量 304

4.2.5　光纤数字通信系统的设计考虑 313

4.3　光纤图像传输系统 321

4.3.1　光纤图像传输的一般考虑 321

4.3.2　光纤图像传输系统的调制方式 323

4.3.3　传输质量要求 332

4.3.4　设备举例 341

4.4.1　数据通信与数据传输 342

4.4　光纤数据传输系统 342

4.4.2　光纤基带数据传输 347

4.4.3　光纤局域网 350

4.4.4　光纤用户网 358

4.5　光纤通信系统的应用进展 364

4.5.1　同步数字系列（SDH） 364

4.5.2　海底光缆通信系统 367

4.5.3　光纤有线电视 371

4.5.4　军用光纤系统 375

4.5.6　塑料光纤传输系统 377

结语 380

参考文献 381

5　光纤传感器 382

5.1　概述 382

5.1.1　引言 382

5.1.2　光纤传感器的分类 383

5.1.3　国外光纤传感器发展状况 387

5.1.4　我国光纤传感器发展现状 391

5.1.5　国内外光纤传感器研究动向 393

5.2　光的调制与检测 398

5.2.1　强度调制与检测 399

5.2.2　波长（颜色）调制与检测 413

5.2.3　频率调制与检测 419

5.2.4　相位调制与检测 423

5.2.5　偏振态调制与检测 442

5.3　光纤传感器的应用 447

5.3.1　光纤温度传感器 447

5.3.2　压力、振动、加速度和音响光纤传感器 461

5.3.3　光纤位移传感器 476

5.3.4　光纤角速度传感器（光纤陀螺） 482

5.3.5　光纤速度（流速）传感器 487

5.3.6　光纤电流、电压传感器 492

5.3.7　光纤磁场传感器 497

5.3.8　光纤电磁场传感器 506

5.3.9　光纤放射性射线传感器 510

5.3.10　光纤光谱（气体、液体）传感器 512

5.3.11　光纤医疗用化学量（pH值、氧饱和度）传感器 517

5.3.12　光纤图像传感器 519

5.4　光纤传感器成网技术和遥测系统 523

5.4.1　光纤传感器的成网技术 524

5.4.2　光纤传感器的遥测系统 528

5.4.3　光纤传感器网和遥测系统的估算 533

参考文献 537