光纤光学原理及应用 第2版PDF电子书下载

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 光纤的重要参量 9

1.3.1 光纤的数值孔径 9

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 10

1.4.1 光纤的特征参数 10

1.4.2 光纤的光学特性 10

1.4.3 光纤的物化特性 14

小结 15

思考与习题 15

第2章 光纤光学的基本理论 17

2.1 引言 17

2.2 光纤的光线理论 18

2.2.1 程函方程 18

2.2.2 光线方程 20

2.2.3 光线方程的应用 21

2.3 光纤的波动理论 23

2.3.1 麦克斯韦方程组 23

2.3.2 波动方程 23

2.3.3 亥姆霍兹方程 24

2.3.4 波导场方程 25

2.3.5 波导场的场解 26

小结 29

思考与习题 29

第3章 光纤的光线理论分析 31

3.1 引言 31

3.2 均匀光纤的光线理论分析 31

3.2.1 均匀光纤中的光线种类 31

3.2.2 子午光线的传输分析 32

3.2.3 偏斜光线的传输分析 34

3.2.4 弯曲光纤的光线传输分析 35

3.2.5 斜端面光纤的光线传输分析 38

3.2.6 圆锥形光纤的光线传输分析 39

3.3 渐变光纤的光线理论分析 41

3.3.1 渐变光纤中的光线种类 41

3.3.2 渐变光纤的光线方程 41

3.3.3 渐变光纤的子午光线分析 42

3.3.4 渐变光纤的螺旋光线分析 43

小结 44

思考与习题 44

第4章 光纤的波动理论分析 46

4.1 引言 46

4.2 均匀光纤的波动理论分析 46

4.2.1 径向场方程 46

4.2.2 本征解选取 47

4.2.3 模式及分类 50

4.2.4 模式本征值 50

4.2.5 色散曲线与单模条件 53

4.2.6 弱导光纤与线偏振模 54

4.2.7 均匀光纤电磁场分布 57

4.3 渐变光纤的波动理论分析 60

4.3.1 基本方程 61

4.3.2 平方律解析法 61

4.3.3 WKB分析法 62

4.3.4 级数近似法 63

小结 65

思考与习题 66

第5章 单模光纤的性质及分析 67

5.1 引言 67

5.2 均匀单模光纤分析 68

5.2.1 模场精确分析 68

5.2.2 模场近似分析 72

5.2.3 功率分布分析 73

5.3 渐变单模光纤分析 74

5.3.1 等效阶跃型光纤法 74

5.3.2 等效平方律光纤法 77

5.4 单模光纤的双折射 79

5.4.1 光纤双折射类型 79

5.4.2 典型本征双折射 80

5.4.3 典型感应双折射 80

小结 82

思考与习题 83

第6章 微结构光纤特性及分析 84

6.1 引言 84

6.2 微结构光纤分类及特性 84

6.2.1 微结构光纤导光机制 84

6.2.2 微结构光纤典型分类 86

6.2.3 微结构光纤特性分析 87

6.3 微结构光纤典型分析方法 91

6.3.1 有效折射率模型 91

6.3.2 全矢量分析模型 93

6.3.3 典型全矢量分析法 94

6.4 微结构光纤设计分析 102

6.4.1 类六边形空孔带隙可调MSF 102

6.4.2 双波段一维单偏振单模MSF 104

6.4.3 双波段二维单偏振单模MSF 108

小结 110

思考与习题 110

第7章 光纤无源和有源器件 112

7.1 引言 112

7.2 光纤无源器件分析 112

7.2.1 光纤耦合器 112

7.2.2 光纤偏振器 119

7.2.3 光纤滤波器 122

7.2.4 光纤隔离器 125

7.2.5 光纤衰减器 125

7.2.6 光纤开关 126

7.2.7 光纤连接器 126

7.3 光纤有源器件分析 127

7.3.1 光纤激光器 128

7.3.2 光纤放大器 129

7.4 光纤器件发展分析 132

7.4.1 光纤无源器件发展分析 132

7.4.2 光纤有源器件发展分析 133

7.4.3 光纤器件技术研究方向 135

小结 136

思考与习题 137

第8章 光纤光栅及其应用 138

8.1 引言 138

8.2 光纤光栅基础 139

8.2.1 光纤光栅基本类型 139

8.2.2 折射率分布与反射谱 140

8.2.3 光纤光栅制作技术 143

8.3 光纤光栅理论 147

8.3.1 光纤光栅典型理论 147

8.3.2 光纤光栅基本性质 150

8.3.3 传感解调关联理论 152

8.4 光纤光栅应用 158

8.4.1 光纤光栅在通信领域的应用 158

8.4.2 光纤光栅在传感领域的应用 161

8.4.3 光纤光栅及器件的研究方向 171

小结 172

思考与习题 173

第9章 光纤器件设计及研制 175

9.1 引言 175

9.2 光纤器件设计方法 176

9.2.1 基本设计思想 176

9.2.2 主要设计步骤 176

9.2.3 典型设计方法 180

9.3 典型光纤器件研制 184

9.3.1 光纤器件加工 184

9.3.2 强度型器件研制 184

9.3.3 干涉型器件研制 192

9.3.4 微结构器件研制 198

9.4 特种光纤及其应用 202

9.4.1 掺杂光纤及其应用 202

9.4.2 塑料光纤及其应用 203

9.4.3 红外光纤及其应用 204

9.4.4 紫外光纤及其应用 204

9.4.5 敏化光纤及其应用 205

小结 206

思考与习题 207

第10章 光纤技术及其应用 208

10.1 引言 208

10.2 光纤通信技术 208

10.2.1 光纤通信原理 208

10.2.2 光纤通信系统 209

10.2.3 多信道复用技术 214

10.2.4 全光纤通信系统 216

10.2.5 光纤通信网 218

10.3 光纤传感技术 221

10.3.1 光纤传感原理 221

10.3.2 光纤传感器建模 222

10.3.3 光纤传感器 225

10.3.4 光纤传感网 226

10.4 光纤新技术简介 232

10.4.1 光纤拉制新技术 232

10.4.2 光纤处理新技术 234

10.4.3 光纤器件研制新技术 237

小结 238

思考与习题 239

第11章 光纤特征参数的测量 241

11.1 引言 241

11.2 光纤测量常用仪器 242

11.2.1 光源 243

11.2.2 光纤熔接机 247

11.2.3 光谱分析仪 248

11.2.4 光功率计 248

11.2.5 光波长计 249

11.2.6 光时域反射计 251

11.3 光纤几何参数测量 252

11.3.1 几何特征参数 252

11.3.2 测量注入条件 253

11.3.3 典型测量方法 254

11.4 光纤折射率分布测量 255

11.4.1 折射近场法 256

11.4.2 近场扫描法 257

11.5 光纤数值孔径测量 258

11.5.1 远场强度有效数值孔径 259

11.5.2 典型测量方法 259

11.6 光纤衰减测量 260

11.6.1 光纤衰减机理 260

11.6.2 典型测量方法 261

11.7 光纤色散测量 263

11.7.1 光纤色散机理 263

11.7.2 典型测量方法 263

11.8 光纤模场直径测量 265

11.8.1 模场直径定义 265

11.8.2 典型测量方法 266

11.9 高双折射光纤拍长测量 267

11.9.1 光纤拍长定义 267

11.9.2 典型测量方法 269

小结 274

思考与习题 274

第12章 光纤非线性效应及其应用 276

12.1 引言 276

12.2 光纤非线性效应 276

12.2.1 光纤的非线性效率 276

12.2.2 光纤的非线性特性 277

12.3 光脉冲传输方程 283

12.3.1 非线性介质中的波动方程 283

12.3.2 分析法推导光脉冲传输方程 284

12.3.3 因素法推导光脉冲传输方程 288

12.3.4 光脉冲传输方程的简化形式 291

12.4 光纤光孤子及其应用 292

12.4.1 光纤中的光孤子 292

12.4.2 光纤中光孤子的传输 295

12.4.3 光孤子通信关键技术 298

12.4.4 光孤子通信应用展望 300

小结 304

思考与习题 304

参考文献 306

附录A 英文缩略语 309