了得網工業技術_光纖光學與光纖應用技術（第2版）

內容簡介

本書繫統、全面地介紹了光纖光學（纖維光學）的基礎理論與光纖應用技術。全書內容除緒論外，分為兩篇共十章。篇共6章，主要內容包括繫統的光波導的基本理論、光纖特性以及無源與有源光器件的基礎知識。書中應用光纖光學與波動光學兩種方法繫統地分析了階躍多模、漸變多模與單模光纖的傳輸機理與規律，進行了基本的模式分析，闡述了光纖的傳輸特性以及光纖的材料、制造、分類與光纜，並較全面地介紹了多種類型的無源與有源光器件；第二篇共4章內容，較全面地介紹了光纖在通信、傳感、傳像以及傳光照明與能量信號傳輸與控制等多方面的應用技術。本書在內容上重視基礎理論體繫的建立，強調基本物理概念，並重視全面反映現代光纖應用技術的各主要方面及自身的科研成果，力求內容豐富翔實、新穎實用、符合相關標準；表述方法力求理論聯繫實際，深入淺出，圖文並茂，具有良好的可讀性及參考價值。

緒論
篇光纖光學的基礎理論與知識
第1章光纖波導的電磁理論基礎
1.1麥克斯韋方程組與物質方程組
1.1.1麥克斯韋方程組
1.1.2物質方程組
1.1.3各向同性、均勻、透明介質中的麥克斯韋方程組與物質方程組
1.2波動方程
1.2.1各向同性、非均勻（與r有關）、有源介質中的波動方程
1.2.2各向同性、非均勻、無源介質中的波動方程
1.2.3各向同性、漸變折射率光纖中的波動方程
1.2.4各向同性、階躍型折射率光纖中的波動方程
1.3亥姆霍茲方程（正弦穩態波動方程）
1.4各向同性、均勻介質圓柱光波導（階躍光纖）中光波的傳播緒論

篇光纖光學的基礎理論與知識

第1章光纖波導的電磁理論基礎

1.1麥克斯韋方程組與物質方程組

1.1.1麥克斯韋方程組

1.1.2物質方程組

1.1.3各向同性、均勻、透明介質中的麥克斯韋方程組與物質方程組

1.2波動方程

1.2.1各向同性、非均勻（與r有關）、有源介質中的波動方程

1.2.2各向同性、非均勻、無源介質中的波動方程

1.2.3各向同性、漸變折射率光纖中的波動方程

1.2.4各向同性、階躍型折射率光纖中的波動方程

1.3亥姆霍茲方程（正弦穩態波動方程）

1.4各向同性、均勻介質圓柱光波導（階躍光纖）中光波的傳播

1.4.1均勻介質圓柱光波導（階躍光纖）芯中的光波傳播

1.4.2均勻光波導界面處全反射條件下的波場分析――表面波

習題與概念思考題

第2章光纖傳輸機理的光線理論分析

2.1光在階躍型圓柱光纖中的傳播規律

2.1.1光在理想階躍型直圓柱光纖中的傳播規律

2.1.2圓柱階躍光纖的形狀偏差對子午光線傳播規律的影響

2.2光線理論的基本方程

2.2.1非均勻介質中的光線理論――程函方程

2.2.2光線微分方程（射線方程）

2.3光在漸變折射率光纖中的傳播規律

2.3.1能實現子午光線自聚焦（消色散）的折射率分布規律的分析

2.3.2空間光線在梯度折射率分布光纖中的傳播規律

2.4自聚焦光纖、透鏡及其成像特性

2.4.1平方律分布自聚焦光纖中的光線軌跡與特性分析

2.4.2自聚焦透鏡的成像特性――近軸成像

習題與概念思考題

第3章階躍與漸變折射率光纖的波動理論分析

3.1階躍折射率光纖的波動理論分析與模式概念

3.1.1階躍光纖中基本波動方程的推導

3.1.2階躍光纖中波動方程的求解

3.1.3階躍光纖中的模式分析

3.1.4弱波導條件下本征方程的近似解與線性極化（LP）模

3.1.5階躍光纖中各種模的電磁場與光功率分布、模數估算

3.1.6單模光纖743.2漸變折射率光纖的標量近似理論分析

3.2.1漸變折射率光纖的折射率分布

3.2.2漸變折射率多模光纖的標量近似分析

習題與概念思考題

第4章光纖的特性

4.1光纖的傳輸特性

4.1.1光纖的損耗特性

4.1.2光纖的色散特性

4.1.3光纖的偏振特性

4.1.4光纖的非線性效應

4.2光纖的物理化學特性

4.2.1光纖的機械性能

4.2.2光纖的熱性能

4.2.3光纖的耐電壓性能

習題與概念思考題

第5章光纖的材料與制造/光纖的分類/光纜

5.1光纖的材料與制造

5.1.1玻璃光纖（多組分玻璃光纖）

5.1.2熔石英光纖（石英繫光纖）

5.1.3塑料光纖

5.2光纖的分類

5.2.1傳光與傳像光纖

5.2.2通信光纖

5.2.3特種光纖

5.3光纜

5.3.1光纖成纜的必要性與設計制造要求

5.3.2構成光纜的結構要素

5.3.3常用光纜的典型結構

5.3.4光纜型號的命名方法與舉例

習題與概念思考題

第6章無源與有源光器件

6.1光纖連接器

6.1.1光纖的連接損耗及影響因素

6.1.2光纖連接器的結構類型

6.2光纖耦合器

6.2.1光耦合器的概念與主要類型

6.2.2光纖定向耦合器

6.3光隔離器、光環行器、光衰減器

6.3.1光隔離器

6.3.2光環行器

6.3.3光衰減器

6.4光纖光柵

6.4.1光纖光柵的功能與機理

6.4.2光纖光柵的主要應用

6.5光濾波器

6.5.1干涉濾波器

6.5.2F-P腔型窄帶光濾波器

6.5.3聲光可調諧濾波器（AOTF）

6.5.4均衡濾波器

6.6光波分復用器

6.6.1光波分復用技術

6.6.2光波分復用器

6.7光開關器件

6.8光放大器

6.8.1光放大器的基本原理

6.8.2光放大器的特性參數

6.8.3光放大器的應用

習題與概念思考題

第二篇光纖技術應用

第7章光纖在傳光照明、能量信號傳輸與控制方面的應用

7.1玻璃光纖在照明、能量與信號傳輸方面的應用

7.1.1玻璃光纖傳光束

7.1.2導光棒

7.2石英光纖在照明、能量傳輸等方面的應用

7.2.1大芯徑石英光纖

7.2.2石英光纖束

7.2.3石英導光棒

7.3液芯光纖及其應用

7.4塑料光纖在照明、裝飾中的應用

7.4.1端面發光POF的應用

7.4.2側面發光POF的應用

7.5日光采集、光纖傳輸照明繫統

7.6光纖在光信號及能量傳輸控制與傳感領域中的應用

7.6.1光纖連接線、光纖跳線、工控光纖

7.6.2光纖中光信號能量傳輸與控制在高壓直流輸電繫統中的應用

7.6.3雙向自主控制的光纖閉路視／音頻信息傳輸繫統

習題與概念思考題

第8章光纖傳像器件、繫統與應用

8.1無源光纖傳像器件與光纖傳像繫統

8.1.1光纖傳像器件（光纖傳像束，光纖面板以及微通道板）

8.1.2光纖傳像繫統（光纖望遠繫統，光纖內窺鏡）

8.2光纖傳像繫統的像質優化技術

8.2.1動態掃描法優化像質的方案

8.2.2波分復用優化像質的方案

8.3光纖編碼傳像

8.3.1線陣光纖束的波長編碼傳像原理

8.3.2時間編碼的方案實現

8.3.3線陣光纖束λ-t編碼復用實驗繫統與二維圖像的傳輸效果

習題與概念思考題

第9章光纖通信技術

9.1概述

9.1.1光纖通信的發展史

9.1.2光纖通信的特點

9.1.3光纖通信繫統簡介

9.1.4光纖通信關鍵技術

9.1.5光纖通信的類型與應用

9.2光源與光發送機

9.2.1光纖通信對光源器件的要求

9.2.2發光二極管（LED）

9.2.3半導體激光器（LD）

9.2.4光發送機

9.2.5光發送機的主要技術指標

9.3光檢測器與光接收機

9.3.1光接收機組成概述

9.3.2光檢測器

9.3.3光接收機

9.3.4光接收機的主要技術指標

9.3.5線路編碼

9.4光中繼器

9.5光纖通信繫統

9.5.1模擬光纖通信繫統

9.5.2數字光纖通信繫統

9.5.3數字光纖通信繫統設計

9.6光纖通信網絡

9.6.1SDH傳送網

9.6.2波分復用光網絡

9.6.3光接入網

9.6.4光分組交換網

9.6.5光傳送網

9.6.6智能光網絡

9.6.7光突發交換網絡

9.7相干光通信

9.7.1相干檢測原理

9.7.2相干光通信繫統的優點和關鍵技術

9.8光孤子通信

9.8.1光孤子概念

9.8.2光孤子通信繫統的組成和工作原理

9.9光纖通信技術在軍事中的應用

9.9.1光纖通信技術在軍事中的應用概述

9.9.2光纖制導繫統

9.9.3光纖制導雙向傳輸繫統

習題與概念思考題

第10章光纖傳感技術

10.1光纖傳感技術概述

10.1.1光纖傳感器基本工作原理

10.1.2光纖傳感器的組成

10.1.3光纖傳感器的分類

10.1.4光纖傳感器的特點

10.2光強調制型光纖傳感器

10.2.1非功能型光強調制

10.2.2功能型光強調制

10.2.3天然氣水合物相變測試用光纖傳感器

10.3光相位調制型光纖傳感器

10.3.1光相位調制原理

10.3.2光纖干涉儀

10.3.3相位調制型光纖傳感器

10.4光偏振調制型光纖傳感器

10.4.1光偏振調制原理

10.4.2光偏振態的檢測

10.4.3偏振調制型光纖傳感器應用

10.5光波長調制型光纖傳感器

10.5.1光纖光柵光波長調制原理

10.5.2波長調制的解調方法

10.5.3光纖光柵傳感器

10.6光頻率調制型光纖傳感器

10.6.1光學多普勒效應

10.6.2頻率檢測

10.6.3頻率調制光纖傳感器應用

10.7分布式光纖傳感器

10.7.1分布式光纖溫度傳感器

10.7.2分布式光纖應力傳感器

10.7.3分布式微彎光纖傳感器

10.7.4分布式Sagnac光纖應力傳感器

10.8光纖傳感技術在物聯網中的應用

10.8.1物聯網的基本原理

10.8.2“三纖合一”的光纖物聯網絡

10.8.3基於光纖物聯網技術的智能電網輸配電設備監測繫統

10.8.4基於光纖物聯網技術的智能周界入侵防範繫統

10.8.5基於光纖物聯網的橋梁健康監控繫統

習題與概念思考題

參考文獻

在線試讀

第二版前言
由北京理工大學出版社出版的原國防科工委“十一五”規劃國防特色教材《纖維光學與光纖應用技術》，自2009年出版以來，在本校與兄弟高校的課程教學實踐中取得了優良的教學效果，受到了廣大讀者的歡迎與兄弟高校的大力支持。2011年後，本教材曾被評為校優秀教材一等獎，並獲評江蘇省精品教材；2012年被批準為校“十二五”規劃教材立項支持，2013年更獲批為工業和信息化部“十二五”規劃教材立項支持。上述成績與進展的取得，源自於學校各級領導的高度重視與關心、省部級領導機關的大力支持與出臺的良好政策導向、多名高校資深教授專家的關心支持以及廣大讀者的厚受，也與原北京理工大學出版社出版教材的良好質量密不可分。今天，當本教材的修訂第二版即將問世之際，謹向長期以來對本教材給予熱情關心和大力支持的各有關方面表示誠摯的感謝！
時光飛逝，自本教材的版出版五年來，現代信息技術的各領域又取得了長足的進展。為此，本著與時俱進，根據現代科技與產業的發展以及教學實踐經驗的積累，適時地對本教材進行修訂，增補部分重要且必要的內容，並對全書作深入一步的優化和全面細致的糾錯，進一步提升本教材的質量與水平，為廣大讀者奉獻一部更高水平的精品教材，就顯得十分必要了。為使教材名稱更加貼切直觀，本書修訂第二版的名稱略做修改，取名為《光纖光學與光纖應用技術》。
本次修訂增補和加強的主要內容包括：特種光纖中的光子晶體光纖（PCF）；有源光器件中的摻鉺光纖放大器、拉曼放大器、半導體放大器；光纖中光信號能量傳輸與控制在“高壓直流輸電”與“雙向自主控制視/音頻信息傳輸繫統”中的應用；光纖通信技術中的PDH與SDH光通信繫統，光纖通信網絡光接入網的EPON、GPON繫統結構與關鍵技術，光分組交換網與光傳送網，智能光網絡；物聯網的概念與光纖傳感器技術在物聯網中的應用。相信修訂增補的內容對於更全面地反映光纖技術應用、進一步提升教材的質量與技術水平將會起到積極作用。此外，為了方便各校相關課程教師的施教參考，提高課程教學質量，本次修訂版專門設計完善了與教材配套的電子課件。本次修訂第二版的工作，除按版前言中所述的分工負責以及光子晶體光纖、高壓直流輸電中光信號控制、與光纖傳感技術在物聯網中的應用部分內容外，其餘的上述所有增補內容以及教材配套的電子課件設計，均由李武森完成。
在本教材的修訂過程中曾得到了北京理工大學連銅淑教授，東南大學孫小菡教授、張明德教授，南京郵電大學楊祥林教授，解放軍理工大學李玉權教授，南京理工大學陳磊教授、陳錫林老師，春輝公司張振遠研高工、殷志東研高工、趙綿琳經理、李輝同志，普天法爾勝黃本華副總等許多教授專家的大力支持與關心，也得到了北京理工大學出版社以及電子工業出版社高教分社譚海平社長的大力支持，在此謹表誠摯的謝意。第二版前言

由北京理工大學出版社出版的原國防科工委“十一五”規劃國防特色教材《纖維光學與光纖應用技術》，自2009年出版以來，在本校與兄弟高校的課程教學實踐中取得了優良的教學效果，受到了廣大讀者的歡迎與兄弟高校的大力支持。2011年後，本教材曾被評為校優秀教材一等獎，並獲評江蘇省精品教材；2012年被批準為校“十二五”規劃教材立項支持，2013年更獲批為工業和信息化部“十二五”規劃教材立項支持。上述成績與進展的取得，源自於學校各級領導的高度重視與關心、省部級領導機關的大力支持與出臺的良好政策導向、多名高校資深教授專家的關心支持以及廣大讀者的厚受，也與原北京理工大學出版社出版教材的良好質量密不可分。今天，當本教材的修訂第二版即將問世之際，謹向長期以來對本教材給予熱情關心和大力支持的各有關方面表示誠摯的感謝！

時光飛逝，自本教材的版出版五年來，現代信息技術的各領域又取得了長足的進展。為此，本著與時俱進，根據現代科技與產業的發展以及教學實踐經驗的積累，適時地對本教材進行修訂，增補部分重要且必要的內容，並對全書作深入一步的優化和全面細致的糾錯，進一步提升本教材的質量與水平，為廣大讀者奉獻一部更高水平的精品教材，就顯得十分必要了。為使教材名稱更加貼切直觀，本書修訂第二版的名稱略做修改，取名為《光纖光學與光纖應用技術》。

本次修訂增補和加強的主要內容包括：特種光纖中的光子晶體光纖（PCF）；有源光器件中的摻鉺光纖放大器、拉曼放大器、半導體放大器；光纖中光信號能量傳輸與控制在“高壓直流輸電”與“雙向自主控制視/音頻信息傳輸繫統”中的應用；光纖通信技術中的PDH與SDH光通信繫統，光纖通信網絡光接入網的EPON、GPON繫統結構與關鍵技術，光分組交換網與光傳送網，智能光網絡；物聯網的概念與光纖傳感器技術在物聯網中的應用。相信修訂增補的內容對於更全面地反映光纖技術應用、進一步提升教材的質量與技術水平將會起到積極作用。此外，為了方便各校相關課程教師的施教參考，提高課程教學質量，本次修訂版專門設計完善了與教材配套的電子課件。本次修訂第二版的工作，除按版前言中所述的分工負責以及光子晶體光纖、高壓直流輸電中光信號控制、與光纖傳感技術在物聯網中的應用部分內容外，其餘的上述所有增補內容以及教材配套的電子課件設計，均由李武森完成。

在本教材的修訂過程中曾得到了北京理工大學連銅淑教授，東南大學孫小菡教授、張明德教授，南京郵電大學楊祥林教授，解放軍理工大學李玉權教授，南京理工大學陳磊教授、陳錫林老師，春輝公司張振遠研高工、殷志東研高工、趙綿琳經理、李輝同志，普天法爾勝黃本華副總等許多教授專家的大力支持與關心，也得到了北京理工大學出版社以及電子工業出版社高教分社譚海平社長的大力支持，在此謹表誠摯的謝意。

後，作者要對長期以來熱情關心和支持本書的廣大讀者再次表示衷心的感謝，希望對本書還存在的缺點、錯誤與不足，給以指正，不吝賜教。在此還要衷心地感謝親人在背後的默默奉獻與鼎力支持。

作者

2014年3月於南京

版前言

光纖光學與光纖技術是20世紀60年代以來伴隨著激光技術與微電子技術同步迅速發展起來的近代光信息高、新技術領域的重要分支。近50年來，光纖應用技術在光纖傳像、光纖照明與能量傳輸、光纖信號控制、光纖傳感特別是光纖通信等民用與軍用的重要領域獲得了廣泛而大量的應用，尤其在信息科學技術領域表現出越來越強大的生命力以及廣闊的應用前景，因而必將是21世紀有生命力和有發展前景的信息技術與產業之一。相應地，也必將形成對光纖應用技術、特別是光纖通信等信息技術方面高層次人纔的大量需求。因而，將反映先進學科研究方向與高新技術重要方向的“光纖光學（纖維光學）與光纖應用技術”，作為部分相關學科與專業的研究生與高年級本科生的必修或選修課程，已成為人們的共識。為此，適時編寫出版能較全面地反映光纖光學的基礎理論與光纖應用技術基本內容的《纖維光學與光纖應用技術》教材，具有重要現實意義和極大的迫切性。

本教材所涉及的主要內容與知識點包括：光纖光學與光波導的基礎理論，反映光纖傳輸機理的光線與波動分析理論基礎；光在光纖中傳輸機理的光線理論分析，光在階躍型圓柱光纖中的傳輸規律（子午光線與斜光線；光纖形狀偏差影響），光在非均勻介質中的程函方程與光線微分方程，光在梯度折射率分布光纖中的傳輸與自聚焦透鏡的成像特性；光在階躍型圓柱光纖中傳輸的波動理論分析，階躍光纖中的基本波導方程及方程嚴格解，階躍光纖中模式的基本表征與分析，弱波導光纖與線偏振模，多模光纖與單模光纖；漸變折射率多模光纖的標量近似理論分析；光纖傳輸的損耗、色散、偏振與非線性特性；光纖的材料、制造與分類以及光纜的基本知識；光纖的連接耦合特性與各種新型的無源光器件（光隔離器、光纖光柵、光濾波器、波分復用器、光開關等）；光纖的傳光照明與能量信號傳輸應用；無源光纖傳像器件、繫統與應用，波分復用像質優化技術，光纖編碼傳像技術；光通信與光纖傳感技術應用中的光源（LED，LD）與光探測器（PIN，ADP）的功能與特性，光調制技術與光纖通信繫統的原理與類型（模擬通信與數字通信），光纖通信網絡的類型與功能，無源光網絡終端寬帶接入技術，光纖通信的軍事應用以及光纖制導原理，光纖通信發展的新技術（EDFA原理，相干光通信，光孤子通信與光交換技術等）；光纖傳感器的原理與分類，光纖傳感器中五種光調制技術，功能型與非功能型光纖傳感器（光纖陀螺、水聽器、分布式傳感器等），光纖傳感新技術等。

本教材是在對有關光學工程、電子科學與技術、儀器科學與技術等學科研究生以及光電技術、光學儀器（光電信息工程）、測控技術與儀器、工業自動化儀表等專業高年級本科生進行長期教學實踐與教學改革經驗總結的基礎上編著完成的；也是對2006年11月南京理工大學校內出版的《纖維光學與光纖應用技術》教材，經多次本、研教學實踐後，進一步修改、優化的成果；教材編寫中力求重視反映國內外在光纖技術與應用這一領域的產業與科學研究的當前水平與研究發展動態，並適當反映了具有先進性和代表性的部分自身科研成果；本教材的主要適用對像為廣大需要應用光通信、光纖傳感、光纖傳像、光纖傳光與能量信號控制等光纖應用技術的非通信類學科與專業（如光學工程、電子科學與技術、儀器科學與技術等學科，以及光電信息工程、光信息科學與技術、測控技術與儀器、電子信息工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、探測制導與控制技術、信息對抗等本科專業）的研究生與高年級本科生。本教材以光纖光學、光波導的基本理論，光線光學與波動光學兩種研究方法以及光纖通信、光纖傳感、光纖傳像、光纖制導、光纖能量傳輸與信號控制等光纖應用的主要方面與相關器件為基本內容，教材具有較寬的學科與專業適應面。為方便選擇確定不同教學對像的教學內容側重面，目錄中給出了不同的符號標識：標*者為適合於本科高年級專業課或專業選修課內容；標★者為適合於碩士研究生學位課或博、碩士生選修課內容。

本教材在編寫過程中重視體現如下特色：教材體繫內容具有較好的繫統性、科學性與完整性，既重視基本的基礎理論體繫的建立（如運用波動光學方法建立基本波導方程與進行模式分析以及有代表性的理論建模），突出基本理論教學內容的重點，又應較全面、完整地反映光纖技術應用領域的各主要方面，兩者的篇幅比例應相對合理，避免片面追求理論體繫的嚴密與深奧而脫離應用實際，或隻重應用而忽視理論基礎建立的兩種片面性，強調理論密切聯繫實際；教材表述力求深入淺出，並以較多的圖、表配合文字的闡述，盡量避免大篇幅單純枯燥的文字敘述，做到圖文並茂、理性與感性相結合，通俗易懂、具有良好的可讀性；教材內容力求翔實，貼近實用，所涉及的有關標準與數據盡可能反映當前或近期的標準與數據，摒棄陳舊和已廢棄的內容，具有良好的可參考性；有關光纖技術應用部分的內容，應較全面地反映光纖技術在傳光、傳像、傳感與通信等主要領域的基本內容，但與光纖通信、光纖傳感器等領域的專題教材或著作應有重要區別；另外，有關光纖應用技術的內容，除了全面反映光纖技術在有關民用領域應用的內容外，還特別重視反映光纖高新技術在軍工各領域的應用，如無源光纖傳像在偵察與觀瞄裝備中的應用，光纖制導、光纖陀螺、光纖通信的軍事應用等。

後應該說明的是，本教材的編寫是在多方面地學習國內前輩與專家們已有的有關光纖光學與光纖應用技術的專著與教材以及部分國外相關專著的基礎上進行的（詳見參考書目），教材的編寫過程也是作者廣采眾長、向各位前輩與同行好的學習過程，從中所獲得的教益匪淺。作者由衷地希望能為讀者奉獻一本具有參考價值的好書。

本教材由遲澤英主編，內容共分兩篇10章。其中，篇的1~6章與第二篇的7、8章由遲澤英執筆；第二篇的9、10章由陳文建執筆。

在教材編寫的過程中曾得到武漢郵電科學院毛謙教授，東南大學孫小菡教授、張明德教授，南京郵電大學張爽斌教授、楊祥林教授，北京理工大學連銅淑教授、孫雨南教授以及南京玻纖院張振遠研究員等許多專家教授的寶貴指導與熱情鼓勵，也曾得到許多同行以及李武森、齊鑫等許多博士生、碩士生的積極關心與大力支持；連銅淑教授和孫小菡教授在百忙之中對本書進行了詳細的審閱和指導。在此表示衷心感謝。由於作者的水平所限，本教材無論是在理解領悟、體繫內容還是表述方法等方面，都會存在許多缺點、不足甚至錯誤，懇請有關專家、同行及讀者給予批評指正，不吝賜教。

作者

2009.1

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】