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第一篇 光纤概论3

第一章 引论3

第一节 光纤技术的历史回顾3

第二节 光纤制造技术和光缆5

第三节 光纤的基本特性11

第四节 光纤传输技术的发展17

习题18

第一节 Maxwell电磁理论基础19

第二章 一维平面光波导19

第二节 一维平面光波导及其几何光学描述23

第三节 一维平面光波导的波动光学描述26

习题29

第三章 光纤模式理论30

第一节 阶跃折射率光纤中的场模式30

第二节 弱导光纤中的线偏振模37

第三节 光波导中模式的普遍性质42

第四节 波导横向非均匀性的微扰法处理46

第五节 纵向非均匀性与模式耦合方程47

习题49

第四章 单模光纤50

第一节 阶跃折射率单模光纤50

第二节 无界抛物型折射率分布弱导光纤52

第三节 单模光纤的高斯拟合和模场直径54

第四节 单模光纤的主要类型56

第五节 近似方法59

第六节 单模光纤的偏振特性62

习题63

第一节 概述64

第五章 光纤色散64

第二节 单模光纤中的色散67

第三节 光信号在色散光纤中的传输72

第四节 色散优化光纤76

第五节 偏振模色散80

习题84

第六章 光纤中的光学非线性87

第一节 非线性传输方程87

第二节 自相位调制(SPM)90

第三节 交叉相位调制(XPM)94

第四节 四波混频(FWM)99

第五节 受激非弹性散射105

第六节 光纤中的光学孤立子111

习题115

附录一 矢量分析和场论初步118

§A1．1 矢量的运算(可拓展至多维)118

§A1．2 矢量场和标量场119

§A1．3 三维正交曲线坐标系122

§A2．1 整数阶Bessel方程及其解125

附录二 Bessel函数125

§A2．2 Bessel函数的性质126

§A2．3 整数阶的变形Bessel方程及其解128

§A2．4 变形Bessel函数的性质129

参考文献132

第二篇 半导体光电子技术基础135

第七章 半导体能带论基础135

第一节 固体中的能带135

第二节 载流子的费米统计分布138

第三节 半导体内光与电子的相互作用140

第四节 非平衡载流子和准费米能级142

第五节 P-N结及其光电特性144

习题147

第八章 异质结构激光器和发光二极管149

第一节 半导体注入型激光器的基本原理149

第二节 半导体异质结及其外延生长151

第三节 通信波段的半导体材料153

第四节 半导体异质结激光器(LD)156

第五节 半导体发光二极管(LED)158

第六节 半导体激光器的可靠性160

习题162

第九章 注入型激光器的工作特性163

第一节 阈值电流密度163

第二节 注入型激光器的光-电流特性165

第三节 注入型激光器的动态特性168

第四节 注入型激光器的光束发散172

习题173

第十章 单纵模激光器175

第一节 概述175

第二节 分布反馈(DFB)激光器176

第三节 分布布喇格(Bragg)反射(DBR)激光器179

第四节 单纵模激光器的动态特性182

第五节 可调谐单频激光器184

习题185

第十一章 半导体光电检测器186

第一节 半导体光电检测器的基本原理186

第二节 通信用光电检测器材料189

第三节 PIN光电检测器190

第四节 雪崩光电二极管(APD)195

第五节 APD的碰撞电离理论198

习题200

第十二章 量子阱器件202

第一节 半导体量子阱的基本结构202

第二节 载流子在一维方势阱中的运动203

第三节 量子阱结构中的载流子态密度205

第四节 量子阱激光器207

第五节 超晶格高速雪崩光电检测器211

习题216

第一节 光电子集成的基本思想218

第十三章 光电子集成器件(OEIC)218

第二节 单片集成多段式可调谐激光器220

第三节 高速OEIC光发送机223

第四节 高速OEIC光接收机225

习题226

参考文献227

第三篇 光纤技术的重要进展231

第十四章 掺铒光纤放大器(EDFA)231

第一节 EDFA的基本原理和结构231

第二节 EDFA的传输和速率方程理论234

第三节 EDFA的基本特性236

习题238

第十五章 光纤光栅239

第一节 光纤光敏效应和光纤光栅紫外写入技术239

第二节 光纤光栅的模式耦合方程243

第三节 光纤光栅的光学特性246

第四节 紫外写入光纤光栅的应用253

习题257

第十六章 高速率大容量光信号传输258

第一节 光纤色散补偿258

第二节 光信号的时分复用(OTDM)261

第三节 密集波分复用(DWDM)技术263

第四节 Tbit/s光信号传输265

习题268

参考文献269

第四篇 光纤测量原理273

第十七章 光纤几何参数的测量273

第一节 折射近场法273

第二节 近场扫描法276

第三节 反射法278

习题279

第十八章 光纤损耗和色散的测量280

第一节 概述280

第二节 光纤衰减测量281

第三节 光纤衰减的现场测试287

第四节 光纤色散的测量291

第五节 偏振模色散的测量295

习题298

第十九章 光纤偏振特性的测量299

第一节 单模光纤的双折射299

第二节 光纤拍长的测量301

第三节 侧向压力法拍长测试装置304

第四节 偏振光时域反射计305

习题307

第二十章 光纤折射率分布及数值孔径的测量308

第一节 光纤折射率分布的测量308

第二节 光纤数值孔径的有关概念313

第三节 最大理论数值孔径的测试方法314

习题317

第一节 模场直径的有关定义318

第二十一章 单模光纤模场直径及截止波长的测量318

第二节 单模光纤模场直径测量320

第三节 单模光纤截止波长的有关概念322

第四节 单模光纤截止波长的测试323

习题325

第二十二章 光纤的机械特性和强度试验326

第一节 光纤的强度衰弱和断裂326

第二节 光纤的强度实验及其表征参数327

习题330

参考文献331