光纖光學（第4版）

目錄

第一部分光纖理論和特性

第1章光纖傳輸的基本理論

微課視頻： 89分鐘

1.1引言

1.2光纖的光線理論

1.2.1均勻折射率光纖的光線理論

1.2.2變折射率光纖的光線理論

1.3光纖的波動理論

1.3.1光波導的一般理論——正規光波導

1.3.2均勻折射率光纖的波動理論

1.3.3變折射率光纖的波動理論

1.4光纖的數值分析方法

1.4.1傳輸矩陣法（TMM）

1.4.2多極展開法（MEM）

1.4.3有限元法（FEM）

1.4.4平面波法（PWM）

1.4.5時域有限差分法（FDTD）

1.5偏振光在光纖中的傳輸

1.5.1偏振光的矩陣表示法——Jones矢量法

1.5.2Jones矩陣法在光纖中的應用

1.5.3單模光纖在外力作用下引起雙折射效應的Jones矩陣

1.5.4Poincaré球圖示法

1.6均勻折射率單模光纖的分析

1.6.1引言

1.6.2基本性質

1.6.3功率分佈

1.7非正規光波導的模耦合方程

1.7.1非正規光波導

1.7.2非正規光波導的模耦合方程（矢量模耦合方程）

思考題與習題

第2章光纖的特性

微課視頻： 15分鐘

2.1引言

2.2光纖的損耗

2.2.1吸收損耗

2.2.2散射損耗

2.2.3彎曲損耗

2.3光纖的色散

2.3.1概述

2.3.2模式色散

2.3.3波長色散

2.4光纖的設計

2.4.1引言

2.4.2多模光纖折射率分佈的設計

2.4.3單模光纖的設計

2.4.4典型單模光纖的折射率分佈

2.4.5典型單模光纖性能

2.5彈光效應

2.6光纖中的雙折射

2.6.1纖芯的橢圓度引起的雙折射

2.6.2應力引起的雙折射

2.6.3彎曲引起的雙折射

2.6.4扭曲引起的雙折射

2.6.5外場引起的雙折射

2.6.6減小雙折射影響的特殊措施

2.7光纖中的非線性效應

2.7.1基本原理

2.7.2自相位調制

2.7.3光纖中的光孤子

2.7.4交叉相位調制

2.7.5受激Raman散射

2.7.6受激Brillouin散射

2.7.7四波混頻

思考題與習題

第3章光纖系統的損耗與光纖處理工藝

3.1引言

3.2光纖和光源的連接

3.2.1半導體激光器和光纖的連接

3.2.2半導體發光二極管和光纖的耦合

3.2.3大功率LD陣列耦合技術

3.3光纖和光纖的連接

3.3.1光纖與光纖的固定連接

3.3.2多模光纖和多模光纖的直接耦合

3.3.3單模光纖和單模光纖的直接耦合

3.4側邊拋磨光纖

3.5光纖的腐蝕

3.5.1化學腐蝕法製作納米光纖探針

3.5.2影響腐蝕效果的因素

3.6光纖的改性

3.6.1摻雜效應

3.6.2光敏效應

3.6.3非線性效應——Raman效應和Brillouin效應

3.6.4力學效應

3.6.5熱學效應

3.6.6電磁效應

思考題與習題

第二部分光纖技術和器件

第4章特種光纖

微課視頻： 45分鐘

4.1引言

4.2功能型光纖

4.2.1變折射率光纖

4.2.2偏振保持光纖

4.2.3少模光纖

4.2.4熒光光纖

4.2.5增敏和去敏光纖

4.2.6高圓雙折射光纖

4.3新材料光纖

4.3.1紅外光纖與紫外光纖

4.3.2聚合物光纖

4.3.3單晶光纖

4.4新結構光纖

4.4.1光子晶體光纖

4.4.2側邊拋磨光纖與金屬化光纖

4.4.3雙包層光纖

4.4.4多芯光纖

4.4.5反諧振光纖

4.4.6微納光纖

思考題與習題

第5章光纖特徵參數的測量

微課視頻： 15分鐘

5.1引言

5.1.1光纖測量的內容與特點

5.1.2光纖測量的方法

5.1.3光纖測量儀器

5.2損耗測量

5.2.1光纖衰減的測量

5.2.2光纖器件的插損測量

5.2.3譜損的測量

5.2.4反射損耗的測量

5.3模場直徑測量

5.3.1模場直徑定義

5.3.2測量方法

5.4截止波長及其測量

5.4.1截止波長的定義

5.4.2傳導功率法

5.4.3模場直徑法

5.4.4替代法

5.5色散測量

5.5.1測量原理

5.5.2相移法

5.5.3乾涉法

5.5.4基帶測量

5.5.5偏振模色散及其測量

5.6折射率分佈、幾何尺寸與最大理論數值孔徑的測量

5.6.1折射近場法

5.6.2近場掃描法

5.6.3幾何尺寸的測量

5.6.4最大理論數值孔徑的測量

5.6.5光纖三維折射率測量

5.7高雙折射光纖拍長的測量

思考題與習題

第6章光纖無源及有源器件

微課視頻： 26分鐘

6.1引言

6.2光纖耦合器、環行器與光波分復用器

6.2.1熔錐型單模光纖光分/合路連接器

6.2.2磨拋型單模光纖定向耦合器

6.2.3光環行器

6.2.4光波分復用器（WDM）

6.3光開關、光纖調制器與光纖濾波器

6.3.1概述

6.3.2光開關原理

6.3.3光纖調制器

6.3.4光纖濾波器

6.4光纖旋轉連接器

6.4.1光纖旋轉連接器的工作原理

6.4.2光纖旋轉連接器的基本結構

6.4.3光纖旋轉連接器產品與工業應用

6.5光衰減器

6.5.1光衰減器原理、分類與基本結構

6.5.2全光纖熱光型可變光衰減器

6.6光緩存器

6.7光纖偏振器件

6.7.1光纖偏振控制器

6.7.2保偏光纖偏振器

6.7.3光纖隔離器 

6.8光纖光柵

6.8.1引言

6.8.2光纖光柵的分類

6.8.3光纖Bragg光柵的理論模型

6.8.4均勻周期正弦型光纖光柵

6.8.5非均勻周期光纖光柵

6.8.6光纖光柵的寫入方法簡介

6.9摻雜光纖激光器與放大器

6.9.1摻雜光纖激光器 

6.9.2光纖放大器

6.9.3大功率雙包層光纖激光器

6.9.4工業光纖激光器與新型光纖激光器

6.10光纖Raman與光纖Brillouin激光器

6.10.1光纖Raman激光器與放大器

6.10.2光纖Brillouin激光器與放大器

思考題與習題

第三部分光纖的應用

第7章光纖傳輸數據和圖像

7.1概述

7.2光纖通信

7.3光纖傳輸距離的估算

7.3.1光纖的損耗

7.3.2光纖的色散

7.3.3色散對光纖傳輸的影響

7.4光纖傳光束

7.5光纖傳像束

7.5.1概述

7.5.2光纖傳像束的結構

7.5.3光纖傳像束的性能

7.5.4應用

思考題與習題

第8章光纖傳感器

微課視頻： 120分鐘

8.1概述

8.1.1光纖傳感器的定義及分類

8.1.2光纖傳感器的特點

8.2振幅調制型光纖傳感器

8.2.1光纖微彎傳感器

8.2.2光纖受抑全內反射傳感器

8.2.3光纖輻射傳感器

8.2.4振幅調制型光纖傳感器的補償技術

8.3相位調制型光纖傳感器

8.3.1引言

8.3.2MachZehnder光纖乾涉儀和Michelson光纖乾涉儀

8.3.3Sagnac光纖乾涉儀

8.3.4光纖FabryPerot乾涉儀

8.3.5光纖環形腔乾涉儀

8.3.6白光乾涉型光纖傳感器

8.3.7多模乾涉型光纖傳感器

8.3.8外界壓力對光纖乾涉儀的影響

8.3.9溫度對光纖乾涉儀的影響

8.3.10光纖乾涉儀的傳感應用

8.4偏振態調制型光纖傳感器

8.4.1光纖電流傳感器

8.4.2雙折射對光纖傳感的影響

8.4.3光纖偏振乾涉儀

8.5波長調制型光纖傳感器

8.5.1引言

8.5.2光纖Bragg光柵應變傳感模型

8.5.3光纖Bragg光柵溫度傳感模型分析 

8.5.4光纖Bragg光柵在光纖傳感領域的典型應用

8.5.5長周期光纖光柵在傳感領域的應用

8.5.6光纖光柵折射率傳感技術

8.5.7LPG MachZehnder乾涉儀折射率傳感器

8.5.8光纖熒光溫度傳感器

8.6分佈式光纖傳感器

8.6.1概述

8.6.2散射型分佈式光纖傳感器

8.6.3偏振型和相位型分佈式光纖傳感器

8.7光子晶體光纖及其在傳感器中的應用

8.7.1光子晶體光纖用於氣體檢測

8.7.2基於孔內光和物質相互作用的其他傳感器

8.7.3特種光子晶體光纖與傳感器

8.7.4光子晶體光纖SPR傳感器

8.7.5光子晶體光纖SERS

8.7.6摻雜的微結構聚合物光纖傳感器

8.8傳光型光纖傳感器

8.8.1振幅調制傳光型光纖傳感器

8.8.2相位調制傳光型光纖傳感器

8.8.3偏振態調制傳光型光纖傳感器

8.9光纖傳感網絡

8.9.1可用於構成光傳感網的傳感器

8.9.2成網技術

8.10光纖傳感技術的發展趨勢及課題

思考題與習題

參考文獻

視頻目錄

視 頻 名 稱時長/min位置

1.2.1 均勻折射率光纖的光線理論61.2.1 節

1.3 光纖的波動理論51.3 節

1.3.1 光纖中的模式81.3.1節

1.3.2 均勻折射率光纖的波動理論81.3.2節

1.3.3 變折射率光纖的波動理論81.3.3節

1.4.1 傳輸矩陣法91.4.1 節

1.4.2 多極展開法101.4.2 節

1.4.3 有限元法FEM111.4.3 節

1.4.4 平面波展開法（PWM）121.4.4 節

1.4.5 有限差分法（FDTD）121.4.5 節

2.2光纖的損耗82.2節

2.3 光纖的色散7.52.3節

4.2.1 變折射率光纖84.2.1 節

4.2.2 偏振保持光纖34.2.2 節

4.2.3 少模和熒光光纖54.2.3 節

4.2.6 高圓雙折射光纖114.2.6節

4.4.1 光子晶體光纖 74.4.1節

4.4.3 雙包層光纖34.4.3 節

4.4.6a 微納光纖的布里淵散射傳感74.4.6節

4.4.6b 微納光纖的光傳輸84.4.6 節

5.1.1 光纖測試的內容、特點與方法95.1.1節

5.2.1 光纖衰減的測量75.2.1節

6.2 光纖耦合器、環形器與WDM86.2節

6.7 光纖偏振器件86.7節

6.9 光纖激光器106.9節

8.2 強度調制型光纖傳感器48.2 節

8.2.3 半導體吸收型溫度傳感器68.2.3 節

8.2.4 振幅調制型光纖傳感器的補償技術88.2.4 節

8.3 相位調制型光纖傳感器48.3 節

8.3.7 光纖中的應力應變效應58.3.7節

8.3.9 多模乾涉型光纖傳感器78.3.9節

8.4 偏振態調制型光纖傳感器38.4 節

8.4.2 光纖磁場傳感器9.58.4.2節

8.4.3 反射式光纖電流傳感器88.4.3節

8.5 波長調制型光纖傳感器78.5 節

8.5.2 光纖光柵的傳感模型88.5.2 節

8.5.3 光纖光柵的解調技術68.5.3 節

8.6.1 OTDR技術78.6.1 節

8.6.2a 基於瑞利散射的分佈式聲傳感108.6.2 節

8.6.2b 分佈式光纖溫度傳感系統128.6.2 節

8.6.3 光纖布里淵型分佈式傳感88.6.3 節

8.7光子晶體光纖傳感器88.7節