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第1章 绪论 1

1.1光通信技术的发展 1

1.1.1光通信器件的发展 2

1.1.2光纤通信系统的演进 3

1.2光通信基础 5

1.2.1复接与分插 5

1.2.2准同步数字体系与同步数字体系 6

1.2.3数字光纤通信系统 7

1.3光通信技术优势和特点 9

1.4光通信技术未来展望 10

习题 11

第2章 光纤波导理论基础 12

2.1光纤的基本结构与分类 12

2.1.1光纤的基本结构与导波原理 12

2.1.2全反射相移、穿透深度和Goos-Hanchen位移 16

2.1.3光纤折射率分布的类型 21

2.1.4单模光纤与多模光纤 23

2.2光波导的一般理论 24

2.2.1光波导的一般理论与性质 24

2.2.2模式 27

2.3阶跃折射率光纤 32

2.3.1概述 32

2.3.2矢量模 34

2.3.3标量法与线偏振模 37

2.3.4阶跃折射率光纤的模式求解 40

2.4单模光纤 63

2.4.1概述 63

2.4.2单模光纤的基本性质 64

2.4.3功率限制因子、模场直径与有效面积 67

习题 72

第3章 光纤传输特性 75

3.1光纤损耗 75

3.1.1光纤损耗概述 75

3.1.2光纤损耗的种类及特点 76

3.1.3弯曲损耗 80

3.1.4光纤损耗性能的改善技术 82

3.2光纤色散 83

3.2.1色散概述 83

3.2.2光脉冲的色散展宽 89

3.2.3单模光纤中的色散 97

3.2.4光纤的分类与ITU-T建议 101

3.3光纤中的非线性效应 105

3.3.1非线性传输方程 106

3.3.2自相位调制 113

3.3.3交叉相位调制 117

3.3.4四波混频 122

3.3.5受激非弹性散射 127

3.3.6光纤中的光学孤立子 130

习题 133

第4章 光纤制造技术与特种光纤 135

4.1光纤制造技术及光缆 135

4.1.1光纤制造技术 135

4.1.2光缆 139

4.2特种光纤 141

4.2.1特种光纤概述 141

4.2.2保偏光纤 142

4.2.3稀土掺杂光纤 144

4.2.4色散补偿光纤 146

4.2.5光子晶体光纤 147

4.2.6大模场面积光纤 150

4.2.7多芯光纤与少模光纤 152

习题 157

第5章 无源光器件 158

5.1概述 158

5.2基本无源光器件 158

5.2.1连接器 158

5.2.2衰减器 161

5.2.3隔离器 164

5.2.4光环行器 167

5.2.5波分复用器 168

5.3光纤耦合器 170

5.3.1 X型（2×2）光纤耦合器的基本工作原理 171

5.3.2 X型（2×2）光纤耦合器制作方法 172

5.3.3 X型（2×2）光纤耦合器的指标 172

5.3.4光纤熔融拉锥耦合器的应用实例 173

5.3.5光纤熔融拉锥耦合器用于波分复用 174

5.3.6光纤熔融拉锥耦合器用于构成马赫-曾德尔干涉仪 176

5.4 PLC光耦合器 177

5.4.1 PLC光耦合器的分类 178

5.4.2 1×NPLC光分路器的工作原理 178

5.4.3 PLC光分路器的制作工艺 180

5.4.4 PLC光分路器主要指标 181

5.5阵列波导光栅 182

5.5.1 AWG的发展现状 182

5.5.2 AWG的基本工作原理 183

5.5.3 AWG的性能指标 183

5.6光开关 184

5.6.1光开关的分类 185

5.6.2光开关的特性参数 186

5.6.3液晶光开关 187

5.6.4 MEMS光开关 188

习题 190

第6章 光纤光栅的研究与应用 191

6.1引言 191

6.1.1光纤光栅的发展历程 191

6.1.2光纤光栅的主要应用 193

6.2光纤光栅的分类和工作原理 194

6.2.1光纤光栅的分类 194

6.2.2光纤光栅的工作原理 197

6.3光纤光栅的制作方法 198

6.3.1光纤光栅制作的基本条件 198

6.3.2短周期光纤光栅的制作方法 199

6.3.3长周期光纤光栅的制作方法 202

6.3.4逐点写入法制作光纤光栅的意义和进展 204

6.4光纤光栅的特性 206

6.4.1短周期光纤光栅的光谱特性 206

6.4.2短周期光纤光栅的时延特性 210

6.4.3长周期光纤光栅的光谱特性 212

6.5光纤光栅的应用和展望 213

6.5.1光纤光栅色散补偿 213

6.5.2基于光纤光栅的各类器件 214

6.5.3光纤光栅传感 214

6.5.4光纤光栅主要新技术和发展前景 215

习题 216

第7章 激光器 217

7.1激光的物理基础 217

7.1.1光纤通信系统对光源的要求 217

7.1.2激光 218

7.1.3激光器的工作原理 219

7.1.4激光器的基本组成 226

7.2半导体激光器 228

7.2.1半导体材料的光电子学特性 229

7.2.2 F-P腔半导体激光器 238

7.2.3动态单纵模激光器 247

7.2.4发光二极管 253

7.3光纤激光器 256

7.3.1光纤激光器的主要特点和分类 257

7.3.2光纤激光器的工作原理和基本结构 261

7.3.3稀土掺杂光纤激光器 264

7.3.4光纤激光器的研究方向和应用前景 269

习题 274

第8章 电光调制器与光探测器 275

8.1电光调制器 275

8.1.1单晶铌酸锂线性电光特性 276

8.1.2电光相位调制器 278

8.1.3马赫-曾德尔调制器 279

8.1.4高速电光调制器的设计 286

8.2光探测器 288

8.2.1概述 289

8.2.2光探测器的基础理论 289

8.2.3光探测器的材料体系 292

8.3光电二极管的典型结构 292

8.3.1 PIN光电二极管 292

8.3.2 MSM光探测器 294

8.3.3 APD光电二极管 295

8.4高速光探测器 296

8.4.1单行载流子光电二极管 296

8.4.2边入射及倏逝耦合波导光电二极管 297

8.4.3行波光探测器 298

8.5光探测器新材料 299

8.5.1石墨烯光探测器 299

8.5.2小结 303

习题 303

第9章 光纤放大器及其应用 305

9.1使用光纤放大器的必要性 305

9.2半导体光放大器 306

9.2.1半导体光放大器的结构和特点 306

9.2.2半导体光放大器的主要性能参数 309

9.2.3半导体光放大器的应用 313

9.3掺铒光纤放大器 317

9.3.1掺铒光纤放大器的发明和历史意义 317

9.3.2掺铒光纤放大器的基本理论基础 317

9.3.3掺铒光纤放大器的基本结构 320

9.3.4掺铒光纤放大器的主要特性参数 321

9.3.5级联放大器 324

9.4拉曼光纤放大器 327

9.4.1拉曼光纤放大器的发明和特点 327

9.4.2拉曼光纤放大器的原理 328

9.4.3拉曼光纤放大器的主要特性 329

9.4.4拉曼光纤放大器的现状 331

9.5总结和展望 332

9.5.1光放大器的问题与发展 332

9.5.2全光再生的进展 333

习题 334

第10章 光纤测量 336

10.1光纤损耗测量 336

10.1.1剪断法 337

10.1.2插入法 337

10.1.3背向散射法 338

10.2光纤色散测量 340

10.2.1相移法 341

10.2.2干涉法 342

10.2.3脉冲时延法 343

10.3光纤截止波长测量 344

10.3.1传输功率法 344

10.3.2模场直径法 345

10.4光纤模场直径测量 345

10.4.1远场扫描法 347

10.4.2可变孔径法 348

10.4.3近场扫描法 349

10.5光纤偏振模色散测量 350

10.5.1斯托克斯参数评价法 350

10.5.2偏振态法 351

10.5.3干涉法 352

10.5.4固定分析法 353

10.6光纤折射率分布测量 354

10.7实验报告 355

10.7.1 OTDR测量光纤损耗实验报告 355

10.7.2光纤通信软件仿真实验报告 355

习题 356

附录A 模式正交性的证明 357

附录B 正向模与反向模关系的证明 359

附录C 矢量模场求解过程 360

附录D 矢量模表达式 363

参考文献 366