光纖光學(xué)（第四版）

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 光纖及其分類(lèi) 2
1.2 光纖的制備工藝 5
1.3 光纖光學(xué)的發(fā)展 8
習(xí)題與思考 8
參考文獻(xiàn) 9
第2章 光纖光學(xué)的基本方程 10
2.1 麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程 11
2.2 程函方程與射線方程 14
2.3 波導(dǎo)場(chǎng)方程 16
2.4 模式及其基本性質(zhì) 16
習(xí)題與思考 21
參考文獻(xiàn) 22
第3章 階躍折射率光纖 23
3.1 幾何光學(xué)方法分析 23
3.2 波導(dǎo)場(chǎng)方程及導(dǎo)模本征解 26
3.3 本征值方程 28
3.4 模式分析 29
3.4.1 光纖中的模式及其分類(lèi) 29
3.4.2 模式本征值 31
3.4.3 色散曲線與單模條件 36
3.5 弱導(dǎo)光纖與線偏振模 37
3.5.1 LPlm模式的本征解 38
3.5.2 本征值方程 41
3.5.3 截止和遠(yuǎn)離截止條件 41
3.5.4 導(dǎo)模數(shù)目 42
3.5.5 導(dǎo)模場(chǎng)分布圖 44
3.5.6 導(dǎo)模縱向功率流 45
3.5.7 模式輸出特性 46
習(xí)題與思考 47
參考文獻(xiàn) 48
第4章 漸變折射率光纖 49
4.1 幾何光學(xué)方法分析 49
4.2 波導(dǎo)場(chǎng)方程及模式性質(zhì) 57
4.3 平方律折射率分布光纖中的導(dǎo)模場(chǎng)解 59
4.4 任意折射率分布光纖中的導(dǎo)模場(chǎng)解 62
4.4.1 WKB法的基本思想 62
4.4.2 導(dǎo)模本征值 64
4.4.3 場(chǎng)的輸出特性 66
4.5 單模光纖中的導(dǎo)模場(chǎng)解 68
4.5.1 理想階躍型單模光纖的場(chǎng)解 68
4.5.2 單模光纖的高斯近似解 69
4.5.3 漸變型光纖的等效階躍型光纖近似解 74
4.5.4 單模光纖的雙折射 80
習(xí)題與思考 81
參考文獻(xiàn) 82
第5章 光纖的特征參數(shù)與測(cè)試技術(shù) 83
5.1 光纖的損耗 83
5.1.1 光纖材料的吸收損耗 84
5.1.2 散射損耗 85
5.1.3 光纖的彎曲損耗 86
5.2 光纖的色散與帶寬 92
5.2.1 階躍型弱導(dǎo)光纖的色散 93
5.2.2 漸變型弱導(dǎo)光纖中的脈沖展寬 99
5.2.3 均方脈寬與傳輸帶寬的關(guān)系 102
5.3 單模光纖模場(chǎng)半徑 104
5.4 單模光纖截止波長(zhǎng) 106
5.5 光纖參數(shù)測(cè)試技術(shù) 106
5.5.1 注入條件與穩(wěn)態(tài)分布 107
5.5.2 損耗的測(cè)量 109
5.5.3 折射率分布的測(cè)量 112
5.5.4 帶寬測(cè)量 115
5.5.5 數(shù)值孔徑的測(cè)量 118
5.5.6 模場(chǎng)半徑的測(cè)量 119
5.5.7 截止波長(zhǎng)的測(cè)量 121
5.5.8 彎曲損耗測(cè)量 122
5.5.9 光纖雙折射測(cè)量 123
習(xí)題與思考 124
參考文獻(xiàn) 125
第6章 光纖無(wú)源與有源器件 127
6.1 自聚焦透鏡 127
6.1.1 自聚焦透鏡的成像理論 128
6.1.2 自聚焦透鏡的成像性質(zhì) 134
6.1.3 幾種重要的自聚焦透鏡及其應(yīng)用 136
6.1.4 C-Lens的工作原理及其應(yīng)用 139
6.2 光纖定向耦合器 141
6.2.1 耦合器的基本知識(shí) 141
6.2.2 耦合器的性能參數(shù)及制備工藝 142
6.2.3 耦合器的工作原理 143
6.2.4 常用耦合器的介紹 149
6.3 光纖光柵 151
6.3.1 光纖光柵的分類(lèi) 152
6.3.2 布拉格光纖光柵的模式耦合理論和反射譜分析 153
6.3.3 長(zhǎng)周期光纖光柵的模式耦合理論和透射譜分析 158
6.3.4 光纖光柵的制備 162
6.3.5 光纖光柵的主要應(yīng)用 164
6.4 光隔離器與環(huán)行器 166
6.4.1 光隔離器 166
6.4.2 光環(huán)形器 169
6.5 光纖放大器與光纖激光器 171
6.5.1 摻鉺光纖放大器 171
6.5.2 摻鉺光纖激光器 185
習(xí)題與思考 194
參考文獻(xiàn) 196
第7章 光纖的連接與耦合技術(shù) 198
7.1 光纖-光纖的連接損耗 198
7.1.1 多模光纖連接損耗的理論分析 200
7.1.2 單模光纖連接損耗的理論分析 202
7.2 光纖固定接續(xù) 205
7.2.1 光纖端面制備 206
7.2.2 光纖對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié) 207
7.2.3 光纖的固定 210
7.3 光纖活動(dòng)連接器 212
7.4 光纖-光源的耦合 214
7.4.1 朗伯光源與光纖的耦合 215
7.4.2 固體及氣體激光器與光纖的耦合 217
7.4.3 半導(dǎo)體激光二極管與光纖的耦合 218
7.5 光纖-光無(wú)源器件的耦合 223
7.5.1 透鏡系統(tǒng) 224
7.5.2 耦合效率 226
習(xí)題與思考 227
參考文獻(xiàn) 228
第8章 光子晶體光纖 230
8.1 光子晶體光纖的基本原理 230
8.2 光子晶體光纖的基本理論 235
8.3 光子晶體光纖的制備 240
8.4 光子晶體光纖的應(yīng)用技術(shù) 242
8.4.1 折射率導(dǎo)光型PCF的應(yīng)用 243
8.4.2 光子帶隙導(dǎo)光PCF的應(yīng)用 246
習(xí)題與思考 248
參考文獻(xiàn) 248
第9章 特種光纖與光纜 251
9.1 色散位移與色散平坦光纖 251
9.2 色散補(bǔ)償光纖 253
9.3 全波光纖 254
9.4 保偏光纖 254
9.5 紅外光纖 255
9.6 衰減場(chǎng)光纖 258
9.7 照明光纖 261
9.8 其他特種光纖 262
9.9 光纖成纜技術(shù) 266
習(xí)題與思考 271
參考文獻(xiàn) 271
第10章 光纖應(yīng)用技術(shù) 273
10.1 光纖通信 273
10.2 光纖傳感 278
10.3 光纖醫(yī)療 283
10.4 光纖傳光 287
習(xí)題與思考 289
參考文獻(xiàn) 289