本书较系统地论述光纤光学的基本理论及光纤的传输特性与主要性能参数的测试技术，介绍一些正在发展的有源与无源光纤器件，并阐述光纤在通信和传感方面的应用。全书内容全面、系统，理论叙述深入浅出，注重介绍各种实用技术和研究成果，每章后附有习题与参考文献。另外教材配有线上教学资源—爱课程（中国大学MOOC）“光纤光学”，提供了知识点教学微视频、线上测试、线上互动等丰富的线上教学资源，供读者学习与进一步研究。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 光纤及其分类 2
1.2 光纤的制备工艺 5
1.3 光纤光学的发展 8
习题与思考 8
参考文献 9
第2章 光纤光学的基本方程 10
2.1 麦克斯韦方程与亥姆霍兹方程 11
2.2 程函方程与射线方程 14
2.3 波导场方程 16
2.4 模式及其基本性质 16
习题与思考 21
参考文献 22
第3章 阶跃折射率光纤 23
3.1 几何光学方法分析 23
3.2 波导场方程及导模本征解 26
3.3 本征值方程 28
3.4 模式分析 29
3.4.1 光纤中的模式及其分类 29
3.4.2 模式本征值 31
3.4.3 色散曲线与单模条件 36
3.5 弱导光纤与线偏振模 37
3.5.1 LPlm模式的本征解 38
3.5.2 本征值方程 41
3.5.3 截止和远离截止条件 41
3.5.4 导模数目 42
3.5.5 导模场分布图 44
3.5.6 导模纵向功率流 45
3.5.7 模式输出特性 46
习题与思考 47
参考文献 48
第4章 渐变折射率光纤 49
4.1 几何光学方法分析 49
4.2 波导场方程及模式性质 57
4.3 平方律折射率分布光纤中的导模场解 59
4.4 任意折射率分布光纤中的导模场解 62
4.4.1 WKB法的基本思想 62
4.4.2 导模本征值 64
4.4.3 场的输出特性 66
4.5 单模光纤中的导模场解 68
4.5.1 理想阶跃型单模光纤的场解 68
4.5.2 单模光纤的高斯近似解 69
4.5.3 渐变型光纤的等效阶跃型光纤近似解 74
4.5.4 单模光纤的双折射 80
习题与思考 81
参考文献 82
第5章 光纤的特征参数与测试技术 83
5.1 光纤的损耗 83
5.1.1 光纤材料的吸收损耗 84
5.1.2 散射损耗 85
5.1.3 光纤的弯曲损耗 86
5.2 光纤的色散与带宽 92
5.2.1 阶跃型弱导光纤的色散 93
5.2.2 渐变型弱导光纤中的脉冲展宽 99
5.2.3 均方脉宽与传输带宽的关系 102
5.3 单模光纤模场半径 104
5.4 单模光纤截止波长 106
5.5 光纤参数测试技术 106
5.5.1 注入条件与稳态分布 107
5.5.2 损耗的测量 109
5.5.3 折射率分布的测量 112
5.5.4 带宽测量 115
5.5.5 数值孔径的测量 118
5.5.6 模场半径的测量 119
5.5.7 截止波长的测量 121
5.5.8 弯曲损耗测量 122
5.5.9 光纤双折射测量 123
习题与思考 124
参考文献 125
第6章 光纤无源与有源器件 127
6.1 自聚焦透镜 127
6.1.1 自聚焦透镜的成像理论 128
6.1.2 自聚焦透镜的成像性质 134
6.1.3 几种重要的自聚焦透镜及其应用 136
6.1.4 C-Lens的工作原理及其应用 139
6.2 光纤定向耦合器 141
6.2.1 耦合器的基本知识 141
6.2.2 耦合器的性能参数及制备工艺 142
6.2.3 耦合器的工作原理 143
6.2.4 常用耦合器的介绍 149
6.3 光纤光栅 151
6.3.1 光纤光栅的分类 152
6.3.2 布拉格光纤光栅的模式耦合理论和反射谱分析 153
6.3.3 长周期光纤光栅的模式耦合理论和透射谱分析 158
6.3.4 光纤光栅的制备 162
6.3.5 光纤光栅的主要应用 164
6.4 光隔离器与环行器 166
6.4.1 光隔离器 166
6.4.2 光环形器 169
6.5 光纤放大器与光纤激光器 171
6.5.1 掺铒光纤放大器 171
6.5.2 掺铒光纤激光器 185
习题与思考 194
参考文献 196
第7章 光纤的连接与耦合技术 198
7.1 光纤-光纤的连接损耗 198
7.1.1 多模光纤连接损耗的理论分析 200
7.1.2 单模光纤连接损耗的理论分析 202
7.2 光纤固定接续 205
7.2.1 光纤端面制备 206
7.2.2 光纤对准调节 207
7.2.3 光纤的固定 210
7.3 光纤活动连接器 212
7.4 光纤-光源的耦合 214
7.4.1 朗伯光源与光纤的耦合 215
7.4.2 固体及气体激光器与光纤的耦合 217
7.4.3 半导体激光二极管与光纤的耦合 218
7.5 光纤-光无源器件的耦合 223
7.5.1 透镜系统 224
7.5.2 耦合效率 226
习题与思考 227
参考文献 228
第8章 光子晶体光纤 230
8.1 光子晶体光纤的基本原理 230
8.2 光子晶体光纤的基本理论 235
8.3 光子晶体光纤的制备 240
8.4 光子晶体光纤的应用技术 242
8.4.1 折射率导光型PCF的应用 243
8.4.2 光子带隙导光PCF的应用 246
习题与思考 248
参考文献 248
第9章 特种光纤与光缆 251
9.1 色散位移与色散平坦光纤 251
9.2 色散补偿光纤 253
9.3 全波光纤 254
9.4 保偏光纤 254
9.5 红外光纤 255
9.6 衰减场光纤 258
9.7 照明光纤 261
9.8 其他特种光纤 262
9.9 光纤成缆技术 266
习题与思考 271
参考文献 271
第10章 光纤应用技术 273
10.1 光纤通信 273
10.2 光纤传感 278
10.3 光纤医疗 283
10.4 光纤传光 287
习题与思考 289
参考文献 289
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