目录

第1章光纤传输的基本理论

1.1引言

1.2均匀折射率光纤的光线理论

1.2.1子午光线的传播

1.2.2斜光线的传播

1.2.3光纤的弯曲

1.2.4光纤端面的倾斜效应

1.2.5圆锥形光纤

1.3变折射率光纤的光线理论

1.3.1程函方程

1.3.2光线方程

1.3.3变折射率光纤中的光线分析

1.4光波导的一般理论--正规光波导

1.4.1麦克斯韦方程组

1.4.2波动方程

1.4.3模式

1.4.4模式场的纵、横向分量

1.5均匀折射率光纤的波动理论

1.5.1矢量模

1.5.2线偏振模与标量法

1.5.3二层均匀光纤

1.5.4电磁场分布图

1.6变折射率光纤的波动理论

1.6.1引言

1.6.2平方律光纤的解析解

1.6.3级数近似解

1.7均匀折射率单模光纤的分析

1.7.1引言

1.7.2基本性质

1.7.3功率分布

1.8变折射率单模光纤的分析

1.8.1等效平方律折射率光纤法

1.8.2等效阶跃折射率光纤法

1.9非正规光波导的模耦合方程

1.9.1非正规光波导

1.9.2非正规光波导的模耦合方程(矢量模耦合方程)

思考题与习题

参考文献

第2章光纤的特性

2.1引言

2.2光纤的损耗

2.2.1吸收损耗

2.2.2散射损耗

2.3光纤的色散

2.3.1概述

2.3.2多模色散

2.3.3波长色散

2.3.4各种色散大小的比较

2.4单模光纤的设计

2.4.1引言

2.4.2截止条件

2.4.3等效阶跃折射率光纤

2.4.4色散特性

2.5偏振保持光纤简介

2.5.1引言

2.5.2偏振保持光纤的结构类型

2.6弹光效应

2.7光纤中产生双折射的原因

2.7.1纤芯的椭圆度引起的双折射

2.7.2应力引起的双折射

2.7.3弯曲??鸬乃?凵?

2.7.4扭曲引起的双折射

2.7.5外场引起的双折射

2.7.6减小双折射影响的特殊措施

2.8偏振光在光纤中的传输

2.8.1偏振光的矩阵表示法--Jones矢量法

2.8.2Jones矩阵法在光纤中的应用

2.8.3单模光纤在外力作用下引起双折射效应的Jones矩阵

2.8.4Poincaré球图示法

思考题与习题

参考文献

第3章光纤中的非线性效应

3.1引言

3.2基本原理

3.2.1非线性极化

3.2.2受激非弹性散射

3.2.3基本传输方程

3.2.4非线性脉冲传输

3.3自相位调制

3.3.1非线性相移

3.3.2脉冲形状和初始啁啾的影响

3.4光纤中的光孤子

3.4.1概述

3.4.2脉冲演化

3.4.3基态孤子

3.4.4暗孤子

3.5交叉相位调制

3.6受激拉曼散射

3.6.1拉曼增益谱

3.6.2拉曼阈值

3.6.3光纤拉曼散射的应用

3.7受激布里渊散射

3.7.1概述

3.7.2布里渊增益谱

3.7.3受激布里渊散射的应用

3.8四波混频

3.8.1四波混频原理

3.8.2多模光纤中的相位匹配

3.8.3单模光纤中的相位匹配

3.8.4双折射光纤中的相位匹配

思考题与习题

参考文献

第4章光纤的连接和处理

4.1引言

4.2光纤弯曲损耗

4.2.1光纤的宏弯损耗

4.2.2微弯引起的光纤损耗

4.3光纤和光源的连接

4.3.1半导体激光器和光纤的连接

4.3.2半导体发光二极管和光纤的耦合

4.4光纤和光纤的连接

4.4.1多模光纤和多模光纤的直接耦合

4.4.2单模光纤和单模光纤直接耦合

4.5光纤端面的处理

4.5.1涂覆层剥除

4.5.2光纤端面制备

4.5.3光纤端面质量的检验

4.6光纤的固定连接

4.6.1光纤对准调节

4.6.2光纤的固定

4.7光纤熔接

4.7.1概述

4.7.2影响光纤熔接性能的因素

4.7.3光纤熔接中容易出现的问题与解决方法

4.8侧边抛磨光纤

4.8.1引言

4.8.2侧边抛磨光纤的制备

4.8.3侧边抛磨光纤的应用

4.9光纤的腐蚀

4.9.1化学腐蚀法制作纳米光纤探针的原理

4.9.2影响腐蚀效果的因素

4.9.3化学腐蚀法的分类

4.9.4化学腐蚀法应用于具有渐逝场结构的光纤传感器

4.10光纤的改性

4.10.1掺杂效应

4.10.2光敏效应

4.10.3拉曼效应和布里渊效应

4.10.4力学效应

4.10.5热学效应

4.10.6电磁效应

思考题与习题

参考文献

第5章特种光纤

5.1引言

5.2变折射率光纤

5.2.1变折射率光纤棒的成像理论

5.2.2变折射率光纤棒的制造

5.2.3变折射率光纤棒的应用

5.2.4变折射率光纤棒的像差

5.3红外光纤

5.3.1概述

5.3.2氟化物光纤

5.3.3硫化物红外光纤

5.3.4空芯波导

5.3.5多晶红外光纤

5.3.6红外光纤的应用

5.4荧光光纤

5.4.1概述

5.4.2荧光光纤成分

5.4.3荧光光纤的光学性能

5.4.4荧光光纤的应用

5.4.5闪烁塑料光纤

5.5聚合物光纤

5.5.1概述

5.5.2聚光物光纤种类和材料

5.5.3聚合物光纤的特性

5.5.4聚合物光纤器件

5.5.5聚合物光纤应用

5.6光子晶体光纤

5.6.1概述

5.6.2光子晶体光纤的分类

5.6.3光子晶体光纤的材料和制作

5.6.4光子晶体光纤的特性

5.6.5光子晶体光纤的应用

5.7单晶光纤

5.7.1概述

5.7.2材料

5.7.3单晶光纤的特性

5.7.4单晶光纤的应用

5.8增敏和去敏光纤

5.8.1对辐射的增敏和去敏光纤

5.8.2磁敏光纤

5.9紫外光纤

5.10镀金属光纤

5.11双包层光纤

5.12多芯光纤

5.13微纳光纤

思考题与习题

参考文献

第6章光纤特征参数的测量

6.1引言

6.1.1光纤测量的内容

6.1.2光纤测量的特点

6.1.3光纤测量的方法

6.1.4光纤测量仪器

6.2损耗测量

6.2.1概述

6.2.2光纤损耗的测量

6.2.3光纤器件的插损测量

6.2.4谱损的测量

6.2.5反射损耗的测量

6.3模场直径测量

6.3.1模场直径定义

6.3.2测量方法

6.4截止波长

6.4.1截止波长的定义

6.4.2传导功率法

6.4.3模场直径法

6.4.4替代法

6.5色散测量

6.5.1测量原理

6.5.2相移法

6.5.3干涉法

6.5.4基带测量

6.6折射率分布的测量

6.6.1折射近场法

6.6.2近场扫描法

6.7几何尺寸测量

6.7.1概述

6.7.2折射近场法测几何尺寸

6.7.3近场法测几何尺寸

6.8最大理论数值孔径的测量

6.8.1折射近场法

6.8.2远场法

6.8.3远场光斑法

6.9高双折射光纤拍长的测量

6.9.1散射光法

6.9.2透射光法

6.10偏振模色散

6.10.1概述

6.10.2定义

6.10.3测量方法

思考题与习题

参考文献

第7章光纤无源及有源器件

7.1引言

7.2光纤耦合器--熔锥型单模光纤光分/合路连接器

7.2.1熔锥型单模光纤光分/合路连接器

7.2.2磨抛型单模光纤定向耦合器

7.3光开关

7.3.1概述

7.3.2光开关的技术参数

7.3.3光开关原理

7.4光纤旋转连接器

7.4.1光纤旋转连接器的工作原理

7.4.2光纤旋转连接器的基本结构

7.5光纤调制器

7.5.1基于Kerr效应的光纤相位?髦破?

7.5.2基于热极化保偏光纤电光相位调制器

7.6光纤滤波器

7.6.1Mach?Zehnder光纤滤波器

7.6.2Fabry?Perot光纤滤波器

7.7光衰减器

7.7.1光衰减器原理

7.7.2光衰减器分类和基本结构

7.7.3全光纤热光型可变光衰减器

7.8光缓存器

7.9光纤偏振器件

7.9.1光纤偏振控制器

7.9.2保偏光纤偏振器

7.9.3光隔离器

7.10光环行器

7.11光纤光栅

7.11.1引言

7.11.2光纤光栅的分类

7.11.3光纤布喇格光栅的理论模型

7.11.4均匀周期正弦型光纤光栅

7.11.5非均匀周期光纤光栅

7.11.6光纤光栅的写入方法简介

7.12掺杂光纤激光器与放大器

7.12.1概述

7.12.2光纤激光谐振腔

7.12.3掺杂光纤激光介质

7.12.4掺杂光纤激光器的调谐

7.12.5光纤激光器的调Q和锁模

7.12.6光纤激光器的输出线宽和压缩

7.12.7光纤放大器

7.13大功率双包层光纤激光器

7.13.1概述

7.13.2双包层光纤的结构与特点

7.13.3双包层光纤激光器的原理

7.13.4双包层光纤激光器的泵浦耦合技术

7.13.5双包层光纤激光器的应用

思考题与习题

参考文献

第8章光纤传输数据和图像

8.1概述

8.2光纤通信简介

8.3光纤传输距离的估算

8.3.1光纤的损耗

8.3.2光纤色散

8.3.3色散对光纤传输的影响

8.4光纤传光束

8.5光纤传像束

8.5.1概述

8.5.2光纤传像束的结构

8.5.3光纤传像束的性能

8.5.4应用

思考题与习题

参考文献

第9章光纤传感器

9.1概述

9.1.1光纤传感器的定义及分类

9.1.2光纤传感器的特点

9.2振幅调制传感型光纤传感器

9.2.1光纤微弯传感器

9.2.2光纤受抑全内反射传感器

9.2.3光纤辐射传感器

9.3振幅调制型光纤传感器的补偿技术

9.3.1双波长补偿法

9.3.2旁路光纤监测法

9.3.3光桥平衡补偿法

9.4相位调制传感型光纤传感器

9.4.1引言

9.4.2Mach?Zehnder光纤干涉仪和Michelson光纤干涉仪

9.4.3Sagnac光纤干涉仪

9.4.4光纤Fabry?Perot干涉仪

9.4.5光纤环形腔干涉仪

9.4.6白光干涉型光纤传感器

9.4.7外界压力对光纤干涉仪的影响

9.4.8温度对光纤干涉仪的影响

9.4.9光纤干涉仪的传感应用

9.5偏振态调制型光纤传感器

9.5.1光纤电流传感器

9.5.2双折射对光纤传感的影响

9.5.3光纤偏振干涉仪

9.6波长调制型光纤传感器

9.6.1引言

9.6.2光纤布喇格光栅应变传感模型分析

9.6.3光纤布喇格光栅温度传感模?头治?

9.6.4光纤布喇格光栅在光纤传感领域中的典型应用

9.6.5长周期光纤光栅在传感领域的应用

9.6.6光纤光栅折射率传感技术

9.6.7LPG马赫?泽德干涉仪折射率传感器

9.7光纤荧光温度传感器

9.7.1光纤荧光温度传感原理

9.7.2荧光寿命测温

9.7.3荧光强度比测温

9.7.4荧光传感材料

9.7.5荧光测温系统在工业界的应用

9.8分布式光纤传感器

9.8.1概述

9.8.2散射型分布式光纤传感器

9.8.3偏振型分布式光纤传感器

9.8.4相位型分布式光纤传感器

9.8.5应用

9.9聚合物光纤传感器

9.9.1聚合物光纤传感器简介

9.9.2聚合物光纤传感器的分类

9.9.3聚合物光纤传感器的应用

9.10光子晶体光纤及其在传感中的应用

9.10.1概述

9.10.2光子晶体光纤用于气体检测

9.10.3基于孔内光和物质相互作用的其他传感器

9.10.4高双折射光子晶体光纤

9.10.5双模光子晶体光纤传感器

9.10.6掺杂的微结构聚合物光纤传感器

9.10.7其他传感应用

9.11传光型光纤传感器

9.11.1振幅调制传光型光纤传感器

9.11.2相位调制传光型光纤传感器

9.11.3偏振态调制传光型光纤传感器

9.12光纤传感技术的发展趋势及课题

9.13小结

思考题与习题

参考文献

第10章光纤设计和制造

10.1光纤设计

10.1.1引言

10.1.2光纤折射率分布的设计

10.1.3单模光纤的设计

10.1.4典型单模光纤性能

10.2光纤制造

10.2.1概述

10.2.2气相沉积工艺

10.2.3MCVD工艺

10.2.4OVD工艺

10.2.5光纤拉丝工艺

10.2.6高双折射光纤制作方法

10.2.7低双折射光纤的制作方法

思考题与习题

参考文献

本书从光的电磁理论出发，全面地论述了光在光纤中传输和传感的基本特性及应用。具体内容包括:均匀折射率和非均匀折射率光纤的传输理论(光线理论、波动理论、模耦合理论、非线性理论);光纤的损耗、色散、偏振以及非线性特性;光纤设计，光纤的连接和处理，参数测量的基本方法;光纤有源和无源器件，各类特种光纤的简介;光纤在传输数据和图像、传感方面的应用，等等。

本书可作为高等院校激光、光电子、光学仪器以及物理等专业的研究生教材，也可供上述专业的大学生和科技工作者学习和参考。

具体内容包括:光纤光学的基本概念、重要参数、光学及物化特性;光波在均匀光纤和渐变光纤中传输的光线理论和波动理论;单模光纤的性质及分析方法;典型的光纤无源和有源器件分析与设计:光纤技术在通信和传感领域的应用;典型的特种光纤及其应用;光纤光栅基础知识、基本理论以及典型应用;光纤特征参数测量方法及应用;光纤非线性效应理论及其典型应用等。

本书理论应用并重，体系有所创新，内容系统全面，吸纳最新成果(包括作者本人及合作者的科研成果)，各章附小结、思考与习题;可作为高等学校光电子、激光、光学仪器、物理学、信息与通信技术等专业的研究生和本科生教材，也可作为从事光纤通信和光纤传感技术的工程技术人员和其他相关专业人员的参考书。

《非线性光纤光学原理及应用(第2版)》内容丰富翔实，是理论和实践、基础和前沿紧密结合的典范，其独特之处是全面覆盖了非线性光纤光学学科，涵盖了与该领域有关的所有课题的最新研究成果。这一特点使该书不仅适合作为教材，也是相关领域的科学家和工程师的一本重要的参考书。

原理篇对发生在光纤中的各种非线性现象做了全面阐述，反映了该领域的最新成果。主要内容包括光传输方程、群速度色散、自相位调制、光孤子、偏振效应、交叉相位调制、受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频、高非线性光纤和新型非线性现象。与前版相比，除新增高非线性光纤、新型非线性效应这两章以外，几乎各章节都有所修订，尤以第8章至第10章更新得较多。对于对光波技术不同领域感兴趣的本科生和研究生，以及科学工作者和工程技术人员而言，正确理解以上课题是非常必要的。

应用篇重点是非线性光纤光学在光波技术、光纤通信等领域中的应用。主要内容包括光纤光栅、光纤耦合器、光纤干涉仪、光纤放大器和光纤激光器、光脉冲压缩、光纤通信、光学信号处理、高非线性光纤和量子应用。与前版相比，除新增光学信号处理、高非线性光纤和量子应用这三章以外，几乎各章节也都有所修订，尤以第7章和第8章更新得较多。

第1章光纤光学基础

1.1引言

1.2光纤基本结构及分类

1.2.1光纤基本结构

1.2.2光纤典型分类

1.2.3光纤拉制简介

1.3描述光纤的重要参量

1.3.1光纤的数值孔径

1.3.2光纤的相对折射率差

1.3.3光纤的归一化频率

1.4光纤的光学与物化特性

1.4.1光纤的特征参数

1.4.2光纤的光学特性

1.4.3光纤的物化特性

小结

思考与习题

第2章光纤光学的基本理论

2.1引言

2.2光纤的光线理论

2.2.1程函方程

2.2.2光线方程

2.2.3光线方程的应用

2.3光纤的波动理论

2.3.1麦克斯韦方程组

2.3.2波动方程

2.3.3亥姆霍兹方程

2.3.4波导场方程

2.3.5波导场的场解

小结

思考与习题

第3章光纤的光线理论分析

3.1引言

3.2均匀光纤的光线理论分析

3.2.1均匀光纤中的光线种类

3.2.2子午光线的传输分析

3.2.3偏斜光线的传输分析

3.2.4弯曲光纤的光线传输分析

3.2.5斜端面光纤的光线传输分析

3.2.6圆锥形光纤的光线传输分析

3.3渐变光纤的光线理论分析

3.3.1渐变光纤中的光线种类

3.3.2渐变光纤的光线方程

3.3.3渐变光纤的子午光线分析

3.3.4渐变光纤的螺旋光线分析

小结

思考与习题

第4章光纤的波动理论分析

4.1引言

4.2均匀光纤的波动理论分析

4.2.1径向场方程形式

4.2.2本征解的选取

4.2.3模式及其分类

4.2.4模式本征值

4.2.5色散曲线与单模条件

4.2.6弱导光纤与线偏振模

4.2.7均匀光纤电磁场分布图

4.3渐变光纤的波动理论分析

4.3.1基本方程

4.3.2平方律光纤解析法

4.3.3WKB分析法

4.3.4级数近似法

小结

思考与习题

第5章单模光纤的性质及分析

5.1引言

5.2均匀单模光纤分析

5.2.1模场精确分析

5.2.2模场近似分析

5.2.3功率分布分析

5.3渐变单模光纤分析

5.3.1等效阶跃型光纤法

5.3.2等效平方律光纤法

5.4单模光纤的双折射

5.4.1光纤双折射类型

5.4.2典型本征双折射

5.4.3典型感应双折射

小结

思考与习题

第6章光纤无源和有源器件

6.1引言

6.2光纤无源器件分析

6.2.1光纤耦合器

6.2.2光纤偏振器

6.2.3光纤滤波器

6.2.4光纤隔离器

6.2.5光纤衰减器

6.2.6光纤开关

6.2.7光纤连接器

6.3光纤有源器件分析

6.3.1光纤激光器

6.3.2光纤放大器

6.4光纤器件发展分析

6.4.1光纤无源器件发展分析

6.4.2光纤有源器件发展分析

6.4.3光纤器件技术研究方向

小结

思考与习题

第7章光纤技术及其应用

7.1引言

7.2光纤通信技术

7.2.1光纤通信原理

7.2.2光纤通信系统

7.2.3多信道复用技术

7.2.4全光纤OWDM通信系统

7.2.5光纤通信网

7.3光纤传感技术

7.3.1光纤传感原理

7.3.2光纤传感器建模

7.3.3光纤传感器

7.3.4光纤传感网

7.4典型光纤传感器

7.4.1强度型光纤传感器

7.4.2干涉型光纤传感器

7.4.3微结构光纤传感器

7.5特种光纤及其应用

7.5.1掺杂光纤及其应用

7.5.2塑料光纤及其应用

7.5.3红外光纤及其应用

7.5.4紫外光纤及其应用

7.5.5敏化光纤及其应用

小结

思考与习题