光纤技术及应用pdf电子书版本下载

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第1章 光传输的理论基础 1

1.1 麦克斯韦方程和波动方程 1

1.1.1 麦克斯韦方程和边界条件 1

1.1.2 波动方程 2

1.2 平面光波及其在介质界面上的反射和折射 3

1.2.1 均匀平面光波 3

1.2.2 平面光波在介质界面上的反射和折射 5

1.2.3 平面光波的全反射 8

1.3 程函方程与光线方程 10

1.3.1 局部平面波 10

1.3.2 射线光学方程 10

思考题 12

参考文献 12

第2章 平板介质波导 13

2.1 阶跃平板波导的射线光学理论分析 13

2.1.1 均匀平面光波在平板波导中的传输 13

2.1.2 非均匀平面光波在平板波导中的传输 18

2.2 阶跃平板波导的波动光学理论分析 20

2.2.1 平板波导中的模式 20

2.2.2 导模 22

2.2.3 辐射模 25

2.2.4 泄漏模、消失模 26

2.3 渐变折射率平板波导 27

2.3.1 射线光学理论分析 27

2.3.2 波动光学理论分析 29

2.4 模式的正交性和完备性 30

2.4.1 模式的正交性 30

2.4.2 模式的完备性 31

2.5 非理想波导中的模式耦合 32

2.5.1 耦合模理论 32

2.5.2 周期性平板波导 34

2.5.3 波导间的模式耦合 40

思考题 43

参考文献 43

第3章 光纤 44

3.1 光纤的射线光学理论 44

3.1.1 阶跃光纤 44

3.1.2 梯度光纤 48

3.2 光纤的波动光学理论 52

3.2.1 阶跃光纤中的矢量解 52

3.2.2 弱导光纤中场的标量近似解（LP模） 58

3.2.3 梯度光纤中的导模场解 61

3.3 非均匀光纤 65

3.3.1 光纤光栅 65

3.3.2 光子晶体光纤 68

3.4 特殊材料光纤 73

思考题 75

参考文献 76

第4章 光纤的传输特性 78

4.1 光纤损耗 78

4.1.1 光纤损耗的表示 78

4.1.2 光纤损耗机制 78

4.2 光纤色散 81

4.2.1 光纤色散的定义和种类 81

4.2.2 光信号在色散光纤中的传输 84

4.2.3 色散优化光纤 87

4.3 光纤偏振 90

4.3.1 光纤（模式）双折射 90

4.3.2 单模光纤的偏振模色散 91

4.3.3 保偏光纤 92

4.4 光纤中的非线性效应 93

思考题 97

参考文献 97

第5章 光纤器件 98

5.1 光纤无源器件 98

5.1.1 光纤无源器件的主要性能参数 98

5.1.2 光纤连接器 99

5.1.3 光纤定向耦合器 102

5.1.4 光波分复用器 107

5.1.5 光纤隔离器和环行器 111

5.1.6 光纤滤波器 113

5.1.7 光纤光栅 115

5.1.8 光开关和光衰减器 124

5.2 光纤有源器件 127

5.2.1 光纤放大器 128

5.2.2 光纤激光器 132

5.3 光纤器件的研究 136

思考题 139

参考文献 139

第6章 光纤光缆的制备 141

6.1 光纤材料与提纯 141

6.2 光纤预制棒的制备 142

6.2.1 CVD制作光纤预制棒的发展历史 142

6.2.2 MCVD法 143

6.2.3 VAD法 148

6.2.4 其他的预制棒制造技术 150

6.2.5 光纤预制棒的生产现状 153

6.3 拉丝、涂覆和套塑 153

6.4 光纤成缆技术 158

思考题 168

参考文献 168

第7章 光纤通信技术 169

7.1 光纤通信系统的基本组成 169

7.1.1 信源 169

7.1.2 发送机 169

7.1.3 信道 171

7.1.4 接收机 171

7.1.5 信宿 172

7.2 光纤通信原理基础 172

7.2.1 模拟通信与数字通信 172

7.2.2 信息及其度量 174

7.2.3 信道及信道容量 177

7.2.4 通信系统的主要性能指标 180

7.3 光通信系统的光源和调制特性 182

7.3.1 通信中调制的一般概念 182

7.3.2 光通信中的光源及其调制特性 194

7.4 光纤通信系统中的光放大和光放大器 203

7.5 光检测和光检测器 206

7.5.1 光检测原理 206

7.5.2 光检测器 207

7.6 光纤通信系统中的复用技术 210

7.6.1 复用技术的基本概念 210

7.6.2 光时分复用技术 211

7.6.3 光波分复用 216

7.6.4 副载波复用技术 220

7.6.5 光频分复用技术 220

7.7 相干光纤通信系统 220

7.7.1 相干检测的基本原理 221

7.7.2 相干光通信的调制技术 223

7.7.3 相干通信的接收机 224

7.8 光孤子通信简介 225

7.9 光纤通信分布式网络 228

思考题 233

参考文献 234

第8章 光纤传感技术 235

8.1 光纤传感技术概述 235

8.1.1 传感技术概述 235

8.1.2 光纤传感技术概述 247

8.2 光纤的光波调制技术 249

8.2.1 光纤传感器利用的物理效应 249

8.2.2 光纤的光波调制技术 250

8.3 光纤传感器 263

8.3.1 光纤温度传感器 263

8.3.2 光纤压力传感器 276

8.3.3 光纤流量流速传感器 282

8.3.4 光纤位移传感器 286

8.3.5 光纤电磁参量传感器 291

8.3.6 光纤陀螺 299

8.3.7 光纤白光干涉传感器 306

8.3.8 复用式和分布式光纤传感器 310

思考题 321

参考文献 322

附录 贝塞尔函数 323