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書名:光纖光學原理及應用

定價

作者:張偉剛

出版社：清華大學出版社

出版日期：2017-11-01

ISBN：9787302478010

字數：503000

頁碼：316

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

書以經典電磁場理論和近代光學為基礎，繫統論述了光纖光學的基本原理、傳輸特性、設計方法、實現技術以及主要應用。具體內容包括：光纖光學的基本概念、重要參數、光學及物化特性；光波在均勻光纖和漸變光纖中傳輸的光線理論和波動理論；單模光纖的性質及分析方法；典型的光纖無源和有源器件分析與設計；光纖技術在通信和傳感領域的應用；典型的特種光纖（包括微結構光纖）及其應用；光纖光柵基礎知識、基本理論以及典型應用；光纖特征參數測量方法及應用；光纖非線性效應理論及其典型應用等。

內容提要

本書以經典電磁場理論和近代光學為基礎，繫統論述了光纖光學的基本原理、傳輸特性、設計方法、實現技術及主要應用。全書共12章，具體內容包括： 光纖光學的基本概念、重要參數、光學及物化特性，光波在均勻光纖和漸變光纖中傳輸的光線理論和波動理論，單模光纖、微結構光纖的分類、特性、分析方法及典型設計，典型的光纖無源和有源器件分析、設計及器件發展分析，光纖光柵基本概念、關鍵因素、基本理論以及典型應用，光纖器件的設計方法和強度型、干涉型及微結構器件的研制，代表性特種光纖及其應用，光纖技術及其發展在通信和傳感領域的典型應用，光纖拉制、處理及器件研制新技術，光纖特征參數測量方法及應用； 光纖非線性效應理論及其典型應用等。
本書體繫內容具有創新性，理論與應用並重，引入科研方法，吸納近期新成果（包括作者本人及合作者的科研成果），各章附小結、思考與習題。本書可作為高等學校光電子、激光、光學儀器、物理學、信息與通信技術等專業的研究生和本科生教材，也可作為從事光纖通信和光纖傳感技術的工程技術人員和其他相關專業人員的參考書。

目錄

目錄

章光纖光學基礎

1.1引言

1.2光纖基本結構及分類

1.2.1光纖基本結構

1.2.2光纖典型分類

1.2.3光纖拉制簡介

1.3光纖的重要參量

1.3.1光纖的數值孔徑

1.3.2光纖的相對折射率差

1.3.3光纖的歸一化頻率

1.4光纖的光學與物化特性

1.4.1光纖的特征參數

1.4.2光纖的光學特性

1.4.3光纖的物化特性

小結

思考與習題

第2章光纖光學的基本理論

2.1引言

2.2光纖的光線理論

2.2.1程函方程

2.2.2光線方程

2.2.3光線方程的應用

2.3光纖的波動理論

2.3.1麥克斯韋方程組

2.3.2波動方程

2.3.3亥姆霍茲方程

2.3.4波導場方程

2.3.5波導場的場解

小結

思考與習題

第3章光纖的光線理論分析

3.1引言

3.2均勻光纖的光線理論分析

3.2.1均勻光纖中的光線種類

3.2.2子午光線的傳輸分析

3.2.3偏斜光線的傳輸分析

3.2.4彎曲光纖的光線傳輸分析

3.2.5斜端面光纖的光線傳輸分析

3.2.6圓錐形光纖的光線傳輸分析

3.3漸變光纖的光線理論分析

3.3.1漸變光纖中的光線種類

3.3.2漸變光纖的光線方程

3.3.3漸變光纖的子午光線分析

3.3.4漸變光纖的螺旋光線分析

小結

思考與習題

第4章光纖的波動理論分析

4.1引言

4.2均勻光纖的波動理論分析

4.2.1徑向場方程

4.2.2本征解選取

4.2.3模式及分類

4.2.4模式本征值

4.2.5色散曲線與單模條件

4.2.6弱導光纖與線偏振模

4.2.7均勻光纖電磁場分布

4.3漸變光纖的波動理論分析

4.3.1基本方程

4.3.2平方律解析法

4.3.3WKB分析法

4.3.4級數近似法

小結

思考與習題

第5章單模光纖的性質及分析

5.1引言

5.2均勻單模光纖分析

5.2.1模場分析

5.2.2模場近似分析

5.2.3功率分布分析

5.3漸變單模光纖分析

5.3.1等效階躍型光纖法

5.3.2等效平方律光纖法

5.4單模光纖的雙折射

5.4.1光纖雙折射類型

5.4.2典型本征雙折射

5.4.3典型感應雙折射

小結

思考與習題

第6章微結構光纖特性及分析

6.1引言

6.2微結構光纖分類及特性

6.2.1微結構光纖導光機制

6.2.2微結構光纖典型分類

6.2.3微結構光纖特性分析

6.3微結構光纖典型分析方法

6.3.1有效折射率模型

6.3.2全矢量分析模型

6.3.3典型全矢量分析法

6.4微結構光纖設計分析

6.4.1類六邊形空孔帶隙可調MSF

6.4.2雙波段一維單偏振單模MSF

6.4.3雙波段二維單偏振單模MSF

小結

思考與習題

第7章光纖無源和有源器件

7.1引言

7.2光纖無源器件分析

7.2.1光纖耦合器

7.2.2光纖偏振器

7.2.3光纖濾波器

7.2.4光纖隔離器

7.2.5光纖衰減器

7.2.6光纖開關

7.2.7光纖連接器

7.3光纖有源器件分析

7.3.1光纖激光器

7.3.2光纖放大器

7.4光纖器件發展分析

7.4.1光纖無源器件發展分析

7.4.2光纖有源器件發展分析

7.4.3光纖器件技術研究方向

小結

思考與習題

第8章光纖光柵及其應用

8.1引言

8.2光纖光柵基礎

8.2.1光纖光柵基本類型

8.2.2折射率分布與反射譜

8.2.3光纖光柵制作技術

8.3光纖光柵理論

8.3.1光纖光柵典型理論

8.3.2光纖光柵基本性質

8.3.3傳感解調關聯理論

8.4光纖光柵應用

8.4.1光纖光柵在通信領域的應用

8.4.2光纖光柵在傳感領域的應用

8.4.3光纖光柵及器件的研究方向

小結

思考與習題

第9章光纖器件設計及研制

9.1引言

9.2光纖器件設計方法

9.2.1基本設計思想

9.2.2主要設計步驟

9.2.3典型設計方法

9.3典型光纖器件研制

9.3.1光纖器件加工

9.3.2強度型器件研制

9.3.3干涉型器件研制

9.3.4微結構器件研制

9.4特種光纖及其應用

9.4.1摻雜光纖及其應用

9.4.2塑料光纖及其應用

9.4.3紅外光纖及其應用

9.4.4紫外光纖及其應用

9.4.5敏化光纖及其應用

小結

思考與習題

0章光纖技術及其應用

10.1引言

10.2光纖通信技術

10.2.1光纖通信原理

10.2.2光纖通信繫統

10.2.3多信道復用技術

10.2.4全光纖通信繫統

10.2.5光纖通信網

10.3光纖傳感技術

10.3.1光纖傳感原理

10.3.2光纖傳感器建模

10.3.3光纖傳感器

10.3.4光纖傳感網

10.4光纖新技術簡介

10.4.1光纖拉制新技術

10.4.2光纖處理新技術

10.4.3光纖器件研制新技術

小結

思考與習題

1章光纖特征參數的測量

11.1引言

11.2光纖測量常用儀器

11.2.1光源

11.2.2光纖熔接機

11.2.3光譜分析儀

11.2.4光功率計

11.2.5光波長計

11.2.6光時域反射計

11.3光纖幾何參數測量

11.3.1幾何特征參數

11.3.2測量注入條件

11.3.3典型測量方法

11.4光纖折射率分布測量

11.4.1折射近場法

11.4.2近場掃描法

11.5光纖數值孔徑測量

11.5.1遠場強度有效數值孔徑

11.5.2典型測量方法

11.6光纖衰減測量

11.6.1光纖衰減機理

11.6.2典型測量方法

11.7光纖色散測量

11.7.1光纖色散機理

11.7.2典型測量方法

11.8光纖模場直徑測量

11.8.1模場直徑定義

11.8.2典型測量方法

11.9高雙折射光纖拍長測量

11.9.1光纖拍長定義

11.9.2典型測量方法

小結

思考與習題

2章光纖非線性效應及其應用

12.1引言

12.2光纖非線性效應

12.2.1光纖的非線性效率

12.2.2光纖的非線性特性

12.3光脈衝傳輸方程

12.3.1非線性介質中的波動方程

12.3.2分析法推導光脈衝傳輸方程

12.3.3因素法推導光脈衝傳輸方程

12.3.4光脈衝傳輸方程的簡化形式

12.4光纖光孤子及其應用

12.4.1光纖中的光孤子

12.4.2光纖中光孤子的傳輸

12.4.3光孤子通信關鍵技術

12.4.4光孤子通信應用展望

小結

思考與習題

參考文獻

附錄A英文縮略語

作者介紹

張偉剛，哈爾濱師範大學物理學學士，哈爾濱工業大學理論物理學碩士，南開大學光學博士。天津市教學名師，《中國激光》常務編委，《Chinese Physics Letter。》特約評審，《中國測試》編委；中國光學學會“光電技術專業委員會”委員，中國儀器儀表學會“光電技術與繫統集成分會”理事，天津市光學學會常務理事，天津市激光學會常務理事，中國高等教育學會理科教育專業委員會常務理事，AEST2016、ICBP2016靠前會議主題演講和TPCM。從事科研、教學工作30多年，現任南開大學電子信息與光學工程學院現代光學研究所教授，博士生導師，主要研究方向為光子技術與現代光傳感、新型光電子器件技術及應用。承擔並作為骨干參加國家863計劃課題、973課題、國家自然科學重點基金及省部級重點攻關課題10多項，在光纖及光柵傳感器的設計、研制及應用方面，取得了諸多創新性研究成果，獲省部級科技發明一等獎和二等獎2項，出版專著及教材8部，發表被SCI、EI收錄論文200餘篇，獲國家發明及實用新型專利20多項。獲重量教學成果二等獎2項，省部級教學很好成果一等獎、二等獎和三等獎5項，主持重量精品課“科研方”和重量精品視頻公開課“科學素養與培育”，天津市教學團隊“科學素養與科研方法教學團隊”負責人，開設研究生和本科生課程10餘門，培養博士、碩士50多人。

序言