光纖光學

《光纖光學:原理與應用》從光的電磁理論出發，全面地論述了光在光纖中傳輸和傳感的基本特性及應用。具體內容包括：均勻折射率和非均勻折射率光纖的傳輸理論（光線理論、波動理論、模耦合理論、非線性理論）；光纖的損耗、色散、偏振以及非線性特性；光纖設計，光纖的連接和處理，參數測量的基本方法；光纖有源和無源器件，各類特種光纖的簡介；光纖在傳輸數據和圖像、傳感方面的應用，等等。

《光纖光學:原理與應用》可作為高等院校激光、光電子、光學儀器以及物理等專業的研究生教材，也可供上述專業的大學生和科技工作者學習和參考。 ^[1] 

第1章 光纖傳輸的基本理論

1.1 引言

1.2 均勻折射率光纖的光線理論

1.2.1 子午光線的傳播

1.2.2 斜光線的傳播

1.2.3 光纖的彎曲

1.2.4 光纖端面的傾斜效應

1.2.5 圓錐形光纖

1.3 變折射率光纖的光線理論

1.3.1 程函方程

1.3.2 光線方程

1.3.3 變折射率光纖中的光線分析

1.4 光波導的一般理論——正規光波導

1.4.1 麥克斯韋方程組

1.4.2 波動方程

1.4.3 模式

1.4.4 模式場的縱、橫向分量

1.5 均勻折射率光纖的波動理論

1.5.1 矢量模

1.5.2 線偏振模與標量法

1.5.3 二層均勻光纖

1.5.4 電磁場分佈圖

1.6 變折射率光纖的波動理論

1.6.1 引言

1.6.2 平方律光纖的解析解

1.6.3 級數近似解

1.7 均勻折射率單模光纖的分析

1.7.1 引言

1.7.2 基本性質

1.7.3 功率分佈_

1.8 變折射率單模光纖的分析

1.8.1 等效平方律折射率光纖法

1.8.2.等效階躍折射率光纖法

1.9 非正規光波導的模耦合方程

1.9.1 非正規光波導

1.9.2 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

參考文獻

第2章 光纖的特性

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

2.3 光纖的色散

2.3.1 概述

2.3.2 多模色散

2.3.3 波長色散

2.3.4 各種色散大小的比較

2.4 單模光纖的設計

2.4.1 引言

2.4.2 截止條件

2.4.3 等效階躍折射率光纖

2.4.4 色散特性

2.5 偏振保持光纖簡介

2.5.1 引言

2.5.2 偏振保持光纖的結構類型

2.6 彈光效應

2.7 光纖中產生雙折射的原因

2.7.1 於芯的橢圓度引起的雙折射

2.7.2 應力引起的雙折射

2.7.3 彎曲引起的雙折射

2.7.4 扭曲引起的雙折射

2.7.5 外場引起的雙折射

2.7.6 減小雙折射影響的特殊措施

2.8 偏振光在光纖中的傳輸

2.8.1 偏振光的矩陣表示法——Jones矢量法

2.8.2 Jones矩陣法在光纖中的應用

2.8.3 單模光纖在外力作用下引起雙折射效應的Jones矩陣

2.8.4 Poincare球圖示法

思考題與習題

參考文獻

第3章 光纖中的非線性效應

3.1 引言

3.2 基本原理

3.2.1 非線性極化

3.2.2 受激非彈性散射

3.2.3 基本傳輸方程

3.2.4 非線性脈衝傳輸

3.3 自相位調製

3.3.1 非線性相移

3.3.2 脈衝形狀和初始啁啾的影響

3.4 光纖中的光孤子

3.4.1 概述

3.4.2 脈衝演化

3.4.3 基態孤子

.3.4.4 暗孤子

3.5 交叉相位調製

3.6 受激拉曼散射

3.6.1 拉曼增益譜

3.6.2 拉曼閾值

3.6.3 光纖拉曼散射的應用

3.7 受激布里淵散射

3.7.1 概述

3.7.2 布里淵增益譜

3.7.3 受激布里淵散射的應用

3.8 四波混頻

3.8.1 四波混頻原理

3.8.2 多模光纖中的相位匹配

3.8.3 單模光纖中的相位匹配

3.8.4 雙折射光纖中的相位匹配

思考題與習題

參考文獻

第4章 光纖的連接和處理

4.1 引言

4.2 光纖彎曲損耗

4.2.1 光纖的宏彎損耗

4.2.2 微彎引起的光纖損耗

4.3 光纖和光源的連接

4.3.1 半導體激光器和光纖的連接

4.3.2 半導體發光二極管和光纖的耦合

4.4 光纖和光纖的連接

4.4.1 多模光纖和多模光纖的直接耦合

4.4.2 單模光纖和單模光纖直接耦合

4.5 光纖端面的處理

4.5.1 塗覆層剝除

4.5.2 光纖端面製備

4.5.3 光纖端面質量的檢驗

4.6 光纖的固定連接

4.6.1 光纖對準調節

4.6.2 光纖的固定

4.7 光纖熔接

4.7.1 概述

4.7.2 影響光纖熔接性能的因素

4.7.3 光纖熔接中容易出現的問題與解決方法

4.8 側邊拋磨光纖

4.8.1 引言

4.8.2 側邊拋磨光纖的製備

4.8.3 側邊拋磨光纖的應用

4.9 光纖的腐蝕

……

第5章 特種光纖

第6章 光纖特徵參數的測量

第7章 光纖無源及有源器件

第8章 光纖傳輸數據和圖像

第9章 光纖傳感器

第10章 光纖設計和製造

參考文獻 ^[1] 

廖延彪，1957年畢業於武漢大學物理系物理專業。現為清華大學電子工程系退休教授，博士生導師。從事光纖傳輸和傳感方面教學和研究工作30餘年。承擔並主持多項國家基金.航天基金.國家重大攻關項目.以及國家863重大項目。發表論文200餘篇.編著《物理光學》，《光纖光學》，《偏振光學》、《光學原理與應用》、《光纖傳感技術與應用》等。 ^[1] 

廖延彪及其所在的清華大學光纖傳感研究室的研究內容涉及強度型、干涉型、偏振型以及波長型等各類傳感器的基本理論及其關鍵技術。應用範圍涉及電力行業的電流、電壓、温度等參量的測量：石油化工行業的液位、温度、壓力、水聲、流量等參量的測量等。 ^[1]