科學專著：前沿研究 特種光纖與光纖通信
作者：王廷云 著
出版時間： 2016年版
內容簡介
作為現代通信技術的重要分支，光纖通信的傳輸信息容量大、抗電磁干擾、保密性好、體積小、重量輕，這些特點使其具有替代傳統電纜通信的優越性。特種光纖是指除常規通信光纖以外的具有特殊功能的光纖。具有特殊性能的特種光纖，以及由特種光纖制成的具有特殊功能的光器件，也逐漸受到高度青睞和重視。光纖通信的飛速發展促進了特種光纖的不斷深入研究，新型的特種光纖和光纖器件紛紛出現，它們的應用范圍也越來越廣。品種繁多的特種光纖層出不窮，不僅在光通信和光傳感中占據著越來越重要的地位，而且在工業、電力、軍事、航空航天、生物醫學等方面也發揮著越來越重要的作用。本書基于作者多年來的研究成果，并參考了國內外光學經典著作和最新科技文獻。通過闡述特種光纖的基本概念、基本原理、制備技術等，突出特種光纖與光纖通信相結合的特色，讓讀者系統地掌握光纖通信用特種光纖的基本理論、關鍵技術、測試原理等，并了解其應用領域和未來發展趨勢。
目錄
第1章緒論1
§1.1特種光纖的定義和分類1
§1.2特種光纖的研究進展2
1.2.1摻稀土光纖2
1.2.2摻半導體光纖3
1.2.3保偏光纖3
1.2.4抗輻射光纖4
1.2.5光子晶體光纖5
1.2.6少模光纖6
1.2.7包層模諧振光纖6
1.2.8傳能光纖7
1.2.9微納光纖7
1.2.10塑料光纖8
1.2.11其他新型特種光纖9
§1.3光纖傳輸的基本理論9
1.3.1子午線傳輸特性10
1.3.2斜光線傳輸特性11
1.3.3波動方程11
1.3.4模式分類13
§1.4光纖的特性18
1.4.1截止波長19
1.4.2光纖的損耗19
1.4.3光纖的色散20
§1.5特種光纖的發展趨勢21
參考文獻23
第2章特種光纖的制備技術27
§2.1一次特種光纖制備技術27
2.1.1常規光纖制備技術27
2.1.2基于MCVD的InP薄膜內包層光纖制備31
2.1.3基于MCVD和溶液浸泡法的摻鉍光纖制備32
2.1.4基于MCVD和溶膠凝膠法的納米量子點放大光纖制備32
2.1.5基于MCVD和ALD技術的摻雜特種光纖制備34
2.1.6紫外光纖制備39
§2.2二次特種光纖制備技術39
2.2.1相位掩模法制作光纖布拉格光柵40
2.2.2CO2激光技術制作長周期光纖光柵43
2.2.3光纖法布里珀羅腔的制備48
參考文獻55
第3章特種光纖無源光器件60
§3.1光纖濾波器60
3.1.1光纖光柵濾波器60
3.1.2FP光纖濾波器64
3.1.3MZ光纖濾波器65
3.1.4Michelson光纖濾波器65
3.1.5Sagnac光纖濾波器66
3.1.6光子晶體光纖濾波器67
3.1.7雙包層光纖濾波器68
§3.2光纖耦合器71
3.2.1保偏光纖耦合器72
3.2.2光子晶體光纖耦合器73
3.2.3塑料光纖耦合器74
§3.3光纖偏振器74
§3.4光纖波分復用器75
§3.5光纖連接器76
§3.6光纖色散補償器78
3.6.1色散補償光纖78
3.6.2光纖光柵色散補償器78
3.6.3光子晶體光纖色散補償器79
參考文獻81
第4章特種光纖非線性效應85
§4.1摻雜光纖非線性效應85
4.1.1摻鉺光纖86
4.1.2高摻鍺非線性光纖86
4.1.3硫系光纖87
4.1.4摻磷光纖88
§4.2保偏光纖非線性效應88
§4.3光子晶體光纖非線性效應90
4.3.1脈沖壓縮91
4.3.2超連續譜產生91
4.3.3全光波長轉換92
§4.4特種光纖拉曼散射效應93
§4.5特種光纖非線性折射率系數95
4.5.1干涉法測量光纖共振非線性的原理95
4.5.2摻鉍光纖非線性折射率系數97
4.5.3摻鉿光纖非線性折射率系數99
4.5.4摻鈮光纖非線性折射率系數101
4.5.5共振非線性測量的影響因素分析102
參考文獻104
第5章特種光纖與光纖激光器108
§5.1摻稀土光纖激光器108
5.1.1摻鉺光纖激光器109
5.1.2摻鐿光纖激光器114
5.1.3其他摻稀土光纖激光器116
§5.2雙包層光纖激光器116
5.2.1LD泵浦摻Yb3 雙包層光纖激光器118
5.2.2連續波鉺鐿共摻雙包層光纖激光器118
5.2.3調Q雙包層光纖激光器119
5.2.4鎖模雙包層光纖激光器120
5.2.5雙包層光纖光柵多波長光纖激光器120
§5.3保偏光纖激光器121
5.3.1鎖模保偏光纖激光器121
5.3.2雙包層保偏光纖激光器122
5.3.3保偏光纖光柵激光器122
5.3.4調頻窄線寬保偏光纖激光器123
§5.4光子晶體光纖激光器124
5.4.1可調諧光子晶體光纖激光器124
5.4.2光子晶體光纖拉曼激光器125
5.4.3摻Yb3 雙包層光子晶體光纖激光器125
5.4.4線偏振短脈沖光子晶體光纖激光器126
5.4.5基于光子晶體光纖MZ干涉儀的可調諧光纖激光器126
參考文獻128
第6章特種光纖與光纖放大器132
§6.1摻稀土光纖放大器132
6.1.1摻鉺光纖放大器133
6.1.2摻鐿光纖放大器138
6.1.3摻銩光纖放大器140
6.1.4摻鐠光纖放大器143
§6.2雙包層光纖放大器145
6.2.1雙包層摻稀土光纖放大器145
6.2.2單頻雙包層光纖放大器146
6.2.3脈沖雙包層光纖放大器147
§6.3光子晶體光纖放大器148
6.3.1偏振保持窄線寬光子晶體光纖放大器149
6.3.2高功率光子晶體光纖放大器149
§6.4聚合物光纖放大器150
6.4.1摻雜有機染料的POFA151
6.4.2摻雜稀土螯合物的POFA151
§6.5漸逝波耦合半導體量子點光纖放大器152
6.5.1半導體量子點放大光纖的理論仿真153
6.5.2半導體量子點放大光纖的制備技術158
6.5.3放大光纖的制作及測試160
§6.6拉曼光纖放大器161
6.6.1基于FBG的EDFA/RFA混合光纖放大器161
6.6.2基于高非線性光纖的拉曼光纖放大器161
6.6.3光子晶體光纖拉曼光纖放大器163
參考文獻165
第7章抗彎/少模光纖與光纖通信169
§7.1抗彎光纖與光纖通信169
7.1.1抗彎光纖的基本特性170
7.1.2抗彎光纖的制備方法171
7.1.3抗彎光纖與光纖到戶174
7.1.4抗彎光纖與高速數據傳輸176
§7.2少模光纖與光纖通信178
7.2.1少模光纖的基本特性178
7.2.2少模光纖的設計和制備179
7.2.3少模光纖光柵182
7.2.4少模光纖模分復用184
參考文獻188
第8章特種光纖與運動無線光通信192
§8.1運動無線光通信192
§8.2基于特種光纖的無線光通信193
8.2.1特種實心耦合光錐193
8.2.2光束發散角可調的球面單透鏡式光發射天線197
8.2.3單透鏡光錐耦合式光接收天線198
8.2.4直線運動無線光通信系統199
8.2.5典型應用199
§8.3基于特種光纖的旋轉連接光通信200
8.3.1單通道光纖旋轉連接器201
8.3.2基于特種光錐的光纖旋轉連接器202
8.3.3多通道光傳輸準直型光纖旋轉連接器203
8.3.4典型應用207
§8.4波分復用光纖旋轉連接技術208
參考文獻211
索引214
第1章緒論1
§1.1特種光纖的定義和分類1
§1.2特種光纖的研究進展2
1.2.1摻稀土光纖2
1.2.2摻半導體光纖3
1.2.3保偏光纖3
1.2.4抗輻射光纖4
1.2.5光子晶體光纖5
1.2.6少模光纖6
1.2.7包層模諧振光纖6
1.2.8傳能光纖7
1.2.9微納光纖7
1.2.10塑料光纖8
1.2.11其他新型特種光纖9
§1.3光纖傳輸的基本理論9
1.3.1子午線傳輸特性10
1.3.2斜光線傳輸特性11
1.3.3波動方程11
1.3.4模式分類13
§1.4光纖的特性18
1.4.1截止波長19
1.4.2光纖的損耗19
1.4.3光纖的色散20
§1.5特種光纖的發展趨勢21
參考文獻22
第2章特種光纖的制備技術26
§2.1一次特種光纖制備技術26
2.1.1常規光纖制備技術26
2.1.2基于MCVD的InP薄膜內包層光纖制備30
2.1.3基于MCVD和溶液浸泡法的摻鉍光纖制備31
2.1.4基于MCVD和溶膠凝膠法的納米量子點放大光纖制備31
2.1.5基于MCVD和ALD技術的摻雜特種光纖制備33
2.1.6紫外光纖制備38
§2.2二次特種光纖制備技術38
2.2.1相位掩模法制作光纖布拉格光柵39
2.2.2CO2激光技術制作長周期光纖光柵42
2.2.3光纖法布里珀羅腔的制備47
參考文獻54
第3章特種光纖無源光器件59
§3.1光纖濾波器59
3.1.1光纖光柵濾波器59
3.1.2FP光纖濾波器63
3.1.3MZ光纖濾波器64
3.1.4Michelson光纖濾波器64
3.1.5Sagnac光纖濾波器65
3.1.6光子晶體光纖濾波器66
3.1.7雙包層光纖濾波器67
§3.2光纖耦合器70
3.2.1保偏光纖耦合器71
3.2.2光子晶體光纖耦合器72
3.2.3塑料光纖耦合器73
§3.3光纖偏振器73
§3.4光纖波分復用器74
§3.5光纖連接器75
§3.6光纖色散補償器77
3.6.1色散補償光纖77
3.6.2光纖光柵色散補償器77
3.6.3光子晶體光纖色散補償器78
參考文獻80
第4章特種光纖非線性效應84
§4.1摻雜光纖非線性效應84
4.1.1摻鉺光纖85
4.1.2高摻鍺非線性光纖85
4.1.3硫系光纖86
4.1.4摻磷光纖87
§4.2保偏光纖非線性效應87
§4.3光子晶體光纖非線性效應89
4.3.1脈沖壓縮90
4.3.2超連續譜產生90
4.3.3全光波長轉換91
§4.4特種光纖拉曼散射效應92
§4.5特種光纖非線性折射率系數94
4.5.1干涉法測量光纖共振非線性的原理94
4.5.2摻鉍光纖非線性折射率系數96
4.5.3摻鉿光纖非線性折射率系數98
4.5.4摻鈮光纖非線性折射率系數100
4.5.5共振非線性測量的影響因素分析101
參考文獻103
第5章特種光纖與光纖激光器107
§5.1摻稀土光纖激光器107
5.1.1摻鉺光纖激光器108
5.1.2摻鐿光纖激光器113
5.1.3其他摻稀土光纖激光器115
§5.2雙包層光纖激光器115
5.2.1LD泵浦摻Yb3 雙包層光纖激光器117
5.2.2連續波鉺鐿共摻雙包層光纖激光器117
5.2.3調Q雙包層光纖激光器118
5.2.4鎖模雙包層光纖激光器119
5.2.5雙包層光纖光柵多波長光纖激光器119
§5.3保偏光纖激光器120
5.3.1鎖模保偏光纖激光器120
5.3.2雙包層保偏光纖激光器121
5.3.3保偏光纖光柵激光器121
5.3.4調頻窄線寬保偏光纖激光器122
§5.4光子晶體光纖激光器123
5.4.1可調諧光子晶體光纖激光器123
5.4.2光子晶體光纖拉曼激光器124
5.4.3摻Yb3 雙包層光子晶體光纖激光器124
5.4.4線偏振短脈沖光子晶體光纖激光器125
5.4.5基于光子晶體光纖MZ干涉儀的可調諧光纖激光器125
參考文獻127
第6章特種光纖與光纖放大器131
§6.1摻稀土光纖放大器131
6.1.1摻鉺光纖放大器132
6.1.2摻鐿光纖放大器137
6.1.3摻銩光纖放大器139
6.1.4摻鐠光纖放大器142
§6.2雙包層光纖放大器144
6.2.1雙包層摻稀土光纖放大器144
6.2.2單頻雙包層光纖放大器145
6.2.3脈沖雙包層光纖放大器146
§6.3光子晶體光纖放大器147
6.3.1偏振保持窄線寬光子晶體光纖放大器148
6.3.2高功率光子晶體光纖放大器148
§6.4聚合物光纖放大器149
6.4.1摻雜有機染料的POFA150
6.4.2摻雜稀土螯合物的POFA150
§6.5漸逝波耦合量子點光纖放大器151
6.5.1半導體量子點放大光纖的理論仿真152
6.5.2半導體量子點放大光纖的制備技術157
6.5.3放大光纖的制作及測試159
§6.6拉曼光纖放大器160
6.6.1基于FBG的EDFA/RFA混合光纖放大器160
6.6.2基于高非線性光纖的拉曼光纖放大器160
6.6.3光子晶體光纖拉曼光纖放大器162
參考文獻164
第7章抗彎/少模光纖與光纖通信168
§7.1抗彎光纖與光纖通信168
7.1.1抗彎光纖的基本特性169
7.1.2抗彎光纖的制備方法170
7.1.3抗彎光纖與光纖到戶173
7.1.4抗彎光纖與高速數據傳輸175
§7.2少模光纖與光纖通信177
7.2.1少模光纖的基本特性177
7.2.2少模光纖的設計和制備178
7.2.3少模光纖光柵181
7.2.4少模光纖模式復用183
參考文獻187
第8章特種光纖與運動無線光通信191
§8.1運動無線光通信191
§8.2基于特種光纖的無線光通信192
8.2.1特種實心耦合光錐192
8.2.2光束發散角可調的球面單透鏡式光發射天線196
8.2.3單透鏡光錐耦合式光接收天線197
8.2.4直線運動無線光通信系統198
8.2.5典型應用198
§8.3基于特種光纖的旋轉連接光通信199
8.3.1單通道光纖旋轉連接器200
8.3.2基于特種光錐的光纖旋轉連接器201
8.3.3多通道光傳輸準直型光纖旋轉連接器202
8.3.4典型應用206
§8.4波分復用光纖旋轉連接技術207
參考文獻210
索引212
