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第1章 光纤光学基础 1

1.1引言 1

1.2光纤基本结构及分类 2

1.2.1光纤基本结构 2

1.2.2光纤典型分类 2

1.2.3光纤拉制简介 5

1.3描述光纤的重要参量 10

1.3.1光纤的数值孔径 10

1.3.2光纤的相对折射率差 10

1.3.3光纤的归一化频率 10

1.4光纤的光学与物化特性 11

1.4.1光纤的特征参数 11

1.4.2光纤的光学特性 11

1.4.3光纤的物化特性 15

小结 16

思考与习题 16

第2章 光纤光学的基本理论 18

2.1引言 18

2.2光纤的光线理论 19

2.2.1程函方程 19

2.2.2光线方程 21

2.2.3光线方程的应用 22

2.3光纤的波动理论 24

2.3.1麦克斯韦方程组 24

2.3.2波动方程 24

2.3.3亥姆霍兹方程 25

2.3.4波导场方程 26

2.3.5波导场的场解 27

小结 30

思考与习题 30

第3章 光纤的光线理论分析 32

3.1引言 32

3.2均匀光纤的光线理论分析 33

3.2.1均匀光纤中的光线种类 33

3.2.2子午光线的传输分析 34

3.2.3偏斜光线的传输分析 36

3.2.4弯曲光纤的光线传输分析 37

3.2.5斜端面光纤的光线传输分析 39

3.2.6圆锥形光纤的光线传输分析 41

3.3渐变光纤的光线理论分析 42

3.3.1渐变光纤中的光线种类 42

3.3.2渐变光纤的光线方程 43

3.3.3渐变光纤的子午光线分析 43

3.3.4渐变光纤的螺旋光线分析 44

小结 45

思考与习题 46

第4章 光纤的波动理论分析 47

4.1引言 47

4.2均匀光纤的波动理论分析 47

4.2.1径向场方程形式 48

4.2.2本征解的选取 48

4.2.3模式及其分类 51

4.2.4模式本征值 52

4.2.5色散曲线与单模条件 54

4.2.6弱导光纤与线偏振模 55

4.2.7均匀光纤电磁场分布图 58

4.3渐变光纤的波动理论分析 61

4.3.1基本方程 62

4.3.2平方律光纤解析法 62

4.3.3 WKB分析法 63

4.3.4级数近似法 64

小结 66

思考与习题 67

第5章 单模光纤的性质及分析 68

5.1引言 68

5.2均匀单模光纤分析 69

5.2.1模场精确分析 69

5.2.2模场近似分析 73

5.2.3功率分布分析 75

5.3渐变单模光纤分析 76

5.3.1等效阶跃型光纤法 76

5.3.2等效平方律光纤法 79

5.4单模光纤的双折射 81

5.4.1光纤双折射类型 81

5.4.2典型本征双折射 82

5.4.3典型感应双折射 82

小结 84

思考与习题 85

第6章 光纤无源和有源器件 86

6.1引言 86

6.2光纤无源器件分析 87

6.2.1光纤耦合器 87

6.2.2光纤偏振器 93

6.2.3光纤滤波器 96

6.2.4光纤隔离器 99

6.2.5光纤衰减器 100

6.2.6光纤开关 100

6.2.7光纤连接器 101

6.3光纤有源器件分析 102

6.3.1光纤激光器 102

6.3.2光纤放大器 104

6.4光纤器件发展分析 107

6.4.1光纤无源器件发展分析 107

6.4.2光纤有源器件发展分析 108

6.4.3光纤器件技术研究方向 110

小结 111

思考与习题 112

第7章 光纤技术及其应用 113

7.1引言 113

7.2光纤通信技术 113

7.2.1光纤通信原理 113

7.2.2光纤通信系统 114

7.2.3多信道复用技术 119

7.2.4全光纤OWDM通信系统 121

7.2.5光纤通信网 123

7.3光纤传感技术 126

7.3.1光纤传感原理 126

7.3.2光纤传感器建模 128

7.3.3光纤传感器 131

7.3.4光纤传感网 132

7.4典型光纤传感器 138

7.4.1强度型光纤传感器 138

7.4.2干涉型光纤传感器 145

7.4.3微结构光纤传感器 151

7.5特种光纤及其应用 157

7.5.1掺杂光纤及其应用 157

7.5.2塑料光纤及其应用 158

7.5.3红外光纤及其应用 159

7.5.4紫外光纤及其应用 159

7.5.5敏化光纤及其应用 160

小结 161

思考与习题 162

第8章 光纤光栅及其应用 164

8.1引言 164

8.2光纤光栅基础 165

8.2.1光纤光栅基本类型 165

8.2.2折射率分布与反射谱 166

8.2.3光纤光栅制作技术 169

8.3光纤光栅理论 173

8.3.1光纤光栅典型理论 173

8.3.2光纤光栅基本性质 176

8.3.3传感解调关联理论 179

8.4光纤光栅的应用 185

8.4.1光纤光栅在通信领域的应用 185

8.4.2光纤光栅在传感领域的应用 187

8.4.3光纤光栅及器件的研究方向 198

小结 199

思考与习题 200

第9章 光纤特征参数的测量 202

9.1引言 202

9.2光纤测量常用仪器 203

9.2.1光源 204

9.2.2光纤熔接机 207

9.2.3光谱分析仪 208

9.2.4光功率计 209

9.2.5光波长计 210

9.2.6光时域反射计 212

9.3光纤几何参数测量 213

9.3.1几何特征参数 213

9.3.2测量注入条件 214

9.3.3典型测量方法 215

9.4光纤折射率分布测量 216

9.4.1折射近场法 217

9.4.2近场扫描法 218

9.5光纤数值孔径测量 219

9.5.1远场强度有效数值孔径 220

9.5.2典型测量方法 220

9.6光纤衰减测量 221

9.6.1光纤衰减机理 222

9.6.2典型测量方法 222

9.7光纤色散测量 224

9.7.1光纤色散机理 224

9.7.2典型测量方法 225

9.8光纤模场直径测量 226

9.8.1模场直径定义 226

9.8.2典型测量方法 227

9.9高双折射光纤拍长测量 229

9.9.1光纤拍长定义 229

9.9.2典型测量方法 230

小结 235

思考与习题 236

第10章 光纤非线性效应及其应用 237

10.1引言 237

10.2光纤非线性效应 238

10.2.1光纤中的非线性效率 238

10.2.2光纤的非线性特性 239

10.3光脉冲传输方程 245

10.3.1非线性介质中的波动方程 245

10.3.2分析法推导光脉冲传输方程 246

10.3.3杂凑法推导光脉冲传输方程 250

10.3.4光脉冲传输方程的简化形式 253

10.4光纤光孤子及其应用 253

10.4.1光纤中的光孤子 253

10.4.2光纤中光孤子的传输 257

10.4.3光孤子通信关键技术 260

10.4.4光孤子通信应用展望 262

小结 265

思考与习题 266

主要参考文献 268

英文缩略语 270