本书首先概述了用于光纤放大器的稀土离子的基本物理性质和光谱特性，介绍了光纤通信中的主力光纤放大器——掺铒光纤放大器的工作原理和研究方法。在简述了纳米晶体（量子点）的基本概念和量子点的理论模型之后，讨论了半导体量子点的光学特性、实验室量子点和量子点光纤的制备、量子点的热稳定性；然后，详细讨论了量子点光纤光谱、单/多掺杂量子点光纤放大器的增益带宽和噪声特性、量子点光纤激光器等。在器件优化设计部分，简述了遗传算法，给出了遗传算法应用于光纤放大器优化设计的一些例子。最后，介绍了光纤通信系统中的器件与集成、光纤放大器的组成及其噪声特性等。
本书有两个特点：一是系统讨论了用量子点代替传统的天然稀土离子作为增益介质的量子点光纤和量子点光纤放大器；二是将具有全局优化特点的遗传算法引入到光纤放大器的优化设计中。
本书可作为物理类光学、光学工程、通信工程、光电子技术等领域的教学参考书，也可供相关科学和工程技术人员参考使用。
样章试读
目录
- 序
前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 光纤通信的发展
1.2.1 光纤通信发展简介
1.2.2 全光网
1.3 光纤放大器
1.3.1 光放大器的分类
1.3.2 掺铒光纤放大器
1.3.3 掺铥光纤放大器
1.3.4 掺镨光纤放大器和掺钕光纤放大器(NDFA)
1.3.5 量子点光纤放大器(QDFA)的提出
1.3.6 非线性光放大器
1.3.7 半导体光放大器
1.3.8 几种光放大器的比较
1.3.9 光纤放大器的增益平坦技术
1.4 光纤放大器的市场和发展
1.4.1 光纤放大器的市场
1.4.2 光纤放大器技术的发展
参考文献
第2章 稀土离子简介
2.1 稀土元素原子物理
2.1.1 4f电子壳层
2.1.2 4f电子光谱
2.1.3 半经验的原子和晶体场的哈密顿函数
2.1.4 能级适配
2.2 稀土离子光谱
2.2.1 4f^N跃迁的特征
2.2.2 单光子跃迁强度——Judd-Ofelt理论
2.3 基本光学性质
2.3.1 跃迁截面
2.3.2 能级寿命
2.3.3 线型和谱线加宽
2.4 Er^3+离子光谱
2.4.1 能级结构和光谱
2.4.2 能级寿命
2.4.3 截面和谱线宽
2.5 Er^3+-Er^3+的相互作用
参考文献
第3章 掺铒光纤放大器
3.1 三能级系统
3.1.1 三能级模型
3.1.2 三能级速率方程
3.1.3 小信号增益
3.1.4 增益饱和
3.1.5 光纤的最佳长度
3.1.6 重叠因子
3.2 二能级模型
3.2.1 二能级近似
3.2.2 一般情况下的速率方程
3.3 放大的自发辐射
3.3.1 噪声功率和噪声带宽
3.3.2 噪声系数(NF)
3.3.3 噪声功率方程
3.4 二能级系统的解析法
3.5 包含放大自发辐射的建模
3.5.1 速率方程
3.5.2 平均反转和均匀展宽
3.5.3 非均匀展宽
3.6 高浓度掺铒的能级上转换
3.6.1 引言
3.6.2 能级跃迁和速率方程
3.6.3 实验结果及讨论
3.7 径向效应
3.8 激发态能级的吸收
3.8.1 速率方程
3.8.2 ESA存在时模拟计算的结果
参考文献
第4章 掺铥光纤放大器
4.1 掺铥光纤放大器的提出
4.2 基本原理
4.2.1 概述
4.2.2 单波长泵浦
4.2.3 双波长泵浦
4.3 速率方程
4.3.1 能级
4.3.2 1050/1560nm双波长泵浦
4.3.3 1400/1560nm双波长泵浦
4.3.4 数值计算
4.4 掺铥光纤放大器的放大特性
4.4.1 1050/1560nm双波长泵浦
4.4.2 1050/1560nm双波长泵浦的增益位移
4.4.3 1405/1560nm双波长LD泵浦
4.4.4 1405/1560nm双波长泵浦的增益位移
4.4.5 1050/1560nm和1405/1560nm双波长泵浦的比较
4.4.6 1560nm泵浦的增益平坦和增益控制
4.4.7 小结
4.5 参量对掺铥放大器性能的影响
4.5.1 光纤参量的影响
4.5.2 泵浦光功率的影响
4.6 掺铥光纤放大器的应用与扩展
4.6.1 应用
4.6.2 与拉曼放大器联合
4.6.3 C-L-S三波段联合
参考文献
第5章 量子点简介
5.1 量子点概述
5.1.1 基本概念
5.1.2 量子点的特殊性质
5.1.3 量子点的表征手段
5.1.4 量子点的发展简史
5.2 量子点的理论模型
5.2.1 “球中的粒子”模型
5.2.2 有效质量近似
5.2.3 经验赝势法
5.2.4 紧束缚法
5.3 量子点的光学特性
5.3.1 量子点的结构
5.3.2 量子点的发光模式
5.3.3 量子点的吸收和辐射特性
5.3.4 吸收截面的估算
5.3.5 PbSe、PbS和CdSe、CdS量子点的比较
5.4 量子点掺杂对本底折射率的影响
5.4.1 本底溶剂的折射率
5.4.2 量子点胶体的折射率
5.4.3 量子点对本底折射率的影响
5.5 量子点和量子点光纤的实验室制备
5.5.1 概述
5.5.2 熔融法制备PbSe量子点玻璃
5.5.3 脉冲激光沉积法制备锗纳米薄膜
5.5.4 溶胶凝胶法制备基于SiO_2光纤的单分散CdS量子点
5.5.5 实验室量子点光纤制备简介
5.6 CdSe/ZnS量子点的热稳定性研究
5.6.1 概述
5.6.2 实验和结果
5.6.3 实验和理论的比较与讨论
5.6.4 小结
参考文献
第6章 量子点光纤及光纤放大器
6.1 引言
6.2 低浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤荧光光谱特性
6.2.1 概述
6.2.2 实验制备和测量
6.2.3 实验结果与讨论
6.3 较高掺杂浓度CdSe/ZnS量子点光纤荧光光谱
6.3.1 概述
6.3.2 实验
6.3.3 结果和讨论
6.3.4 结论
6.4 单掺杂PbSe量子点光纤放大器
6.4.1 基本工作原理
6.4.2 速率方程
6.4.3 结果和讨论
6.4.4 结论和展望
6.5 多粒度掺杂PbSe量子点光纤放大器
6.5.1 引言
6.5.2 能级和叠加谱
6.5.3 结果和讨论
6.5.4 结论
6.6 量子点光纤激光器
6.6.1 概述
6.6.2 几个问题
6.6.3 谐振腔
6.6.4 红外量子点光纤激光器的数值模拟
6.7 结语与展望
6.7.1 拟进一步开展的研究内容
6.7.2 量子点浓度、粒度和掺杂数
6.7.3 溶胶凝胶体系
6.7.4 展望
参考文献
第7章 优化设计
7.1 遗传算法简介
7.1.1 概述
7.1.2 遗传算法的运算过程
7.1.3 遗传算法的特点
7.1.4 遗传算法的应用
7.2 遗传算法的程序设计
7.3 掺铒光纤放大器的优化设计
7.3.1 引言
7.3.2 设计方法
7.3.3 结果和讨论
7.3.4 结论
7.4 径向分布掺铒光纤放大器的优化设计
7.4.1 引言
7.4.2 速率方程
7.4.3 径向分布函数
7.4.4 目标函数与算法
7.4.5 结果和讨论
7.4.6 结论
7.5 双泵浦掺铒光纤放大器的优化设计
7.5.1 引言
7.5.2 方程和目标函数
7.5.3 结果和讨论
7.5.4 结论
7.6 理想的量子点光纤放大器
7.6.1 引言
7.6.2 目标函数
7.6.3 结语和展望
参考文献
第8章 器件与集成
8.1 概述
8.2 光纤连接器
8.3 光纤熔接
8.4 泵浦光和信号光的复合
8.5 隔离器
8.6 环形器
8.7 滤波器
8.8 光纤光栅
8.8.1 概述
8.8.2 布拉格光栅的应用
8.8.3 长周期光栅
8.9 信号多路复用/分离器
8.10 信号分插组件
8.11 色散补偿元件
8.12 器件集成
8.13 泵浦激光器
8.13.1 1480nm和980nm二极管激光器
8.13.2 主振荡功率放大器
8.13.3 光纤激光器
参考文献
第9章 光纤通信系统中的光放大器
9.1 光放大器在系统中的组成方式
9.2 器件的光学噪声
9.2.1 光放大器中的噪声的推导
9.2.2 光放大器的输出噪声
9.2.3 信号自发辐射拍频噪声
9.2.4 自发辐射自发辐射拍频噪声
9.3 系统的光学噪声
9.3.1 接收器
9.3.2 光纤前置放大器的噪声系数及灵敏度
9.3.3 单一在线中继放大器的信噪比
9.3.4 在线中继放大器在放大器链路中的位置选择
9.3.5 级联放大器链的信噪比
9.3.6 在线中继放大器链的噪声系数
9.3.7 光功率放大器的噪声
参考文献
附录 本书主要物理量符号对照表
京公网安备 11010102004214号