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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