《光纤和光器件的测量》求取 ⇩

目录1

第1章　理想多模光纤中光的传播1

1.1　电磁模型概要1

1.11　一般考虑1

1.1.2　圆形阶跃折射率光纤的精确电磁理论3

1.1.3　传导模总数的近似计算5

1.1.4　梯度折射率光纤的WKB近似解6

1.2　射线光学模型7

1.2.1　阶跃折射率光纤中光的接收7

1.2.2　模式与射线之间的对应关系9

1.2.3　梯度折射率光纤中光的接收11

1.2.4　不均匀媒质中的一般射线光学12

1.2.5　运动常数13

1.2.6　光线跟踪法15

1.2.7　光线域17

1.2.8　辐射率定律18

1.2.9　光线分布19

1.2.10　域（r1,θ1）21

1.3　模间时间色散23

1.3.1　阶跃折射率光纤中的时间色散23

1.3.2 a次方折射率分布25

1.3.3　适用于a次方分布的WKB近似27

1.3.4　漏泄模的影响30

1.3.5　适用于a次方分布的射线光学方法31

1.3.6　方均根脉冲宽度34

1.3.7　注入条件的简化描述36

1.3.8　注入条件的影响……………………………………………………………（37 ）1.3.9　折射率分布缺陷的影响39

1.3.10　光纤链路中时间色散的补偿效应42

1.4.1　存在材料色散时的群时延43

1.4　模内时间色散43

1.4.2　光源光谱宽度有限扩展的影响44

1.4.3　零材料色散波长45

1.4.4　总时间色散45

1.4.5　存在材料色散时的最佳折射率分布47

1.4.6　线性折射率分布色散48

1.4.7　非线性折射率分布色散49

参考文献50

第2章　实际光纤53

2.1　固有衰减53

2.1.1 固有衰减的起因53

2.1.2 吸收损耗54

2.1.3　散射损耗56

2.2.1　光纤扰动的种类58

2.2　光纤的扰动58

2.2.2　研究光纤扰动的电磁方法概要59

2.2.3　研究芯径起伏的射线光学方法60

2.2.4　研究微弯曲的射线光学方法63

2.2.5 电磁模型中的光功率流方程68

2.2.6　射线光学模型中的光功率流方程70

2.2.7　光功率流方程的解71

2.2.8　时间依赖方程73

2.3　扰动光纤的传输特性74

2.3.1　时间无关方程的精确解75

2.3.2　时间依赖方程的扰动解77

2.3.3　接近稳态时衰减系数的变化79

2.3.4　接近稳态时基带响应的变化80

2.3.5　成缆工艺的优化82

2.4　连接的影响84

2.4.2　连接器的精确电磁模型85

2.4.1　接头和连接器85

2.4.3　连接器的线性模型87

2.4.4　研究串接光纤的矩阵方法88

2.4.5　两根无扰动光纤之间的连接器的功率损耗90

2.4.6　两根扰动光纤之间的连接器的功率损耗92

2.4.7　连接器的时间色散特性概述93

参考文献94

第3章　换能器97

3.1　光源97

3.1.1　准直射束激光器97

3.1.2　顶发射型发光二极管99

3.1.3　侧面发射型发光二极管101

3.1.4　激光二极管102

3.1.5　激光器发射的若干缺陷103

3.1.6　激光器的结构105

3.1.7　发光二极管和激光二极管的光谱特性106

3.1.8　发光二极管和激光二极管的调制特性107

3.2　光检测器108

3.2.1　对现有的光检测器的评述109

3.2.2　太阳能电池和PIN光电二极管110

3.2.3　雪崩光电二极管（APD）112

3.2.4　对光电二极管噪声的若干考虑113

3.2.5　光电二极管的光谱特性115

3.2.6　光电二极管的调制特性116

参考文献118

第4章　传输系统121

4.1　以强度调制为基础的传输系统121

4.1.1　发光二极管和激光器的驱动器121

4.1.2　前端的类型122

4.1.3　模拟接收机124

4.1.4　数字接收机125

4.1.5　均衡126

4.1.6　强度调制系统的传输容量和中继距离的最终极限128

4.2　相干传输系统129

4.2.1　与通常的系统相比相干系统的优点129

4.2.2　实用相干传输的主要问题130

参考文献131

第5章　扫描测量133

5.1　对光纤的扫描测量133

5.1.1　衍射极限133

5.1.2　光学装置134

5.1.3　微分模衰减测量136

5.1.4　微分模延迟测量136

5.1.5　用于研究模式耦合效应的间接测试137

5.1.6　域（r1,θ1）的优点138

5.2　对换能器的扫描测量140

5.2.1　对发光二极管和激光二极管的扫描测量140

5.2.2　对光电二极管的扫描测量141

参考文献142

第6章　换能器的测量145

6.1　积分测量145

6.1.1　发光二极管和激光二极管电特性的表征146

6.1.2　电光换能过程及其基带响应的测量147

6.1.3　光电二极管电特性的表征149

6.1.4　响应度及其基带响应的测量150

6.1.5　激光二极管可靠性的测试151

6.2　微分测量152

6.2.1　发光二极管和激光二极管发射功率的光谱分布的测量152

6.2.2　发光二极管和激光二极管的近场图和远场图的测量154

6.2.3　发光二极管光发射的空间相对延迟的测量155

6.2.4　辐射限制和发射的空间相对延迟的理论模型156

6.2.5　发光二极管和激光二极管的光谱特性和几何特性的综合微分测量159

6.2.6　响应度对光谱特性和几何特性的依赖关系的测试161

参考文献163

第7章　折射率分布的测量166

7.1　光纤折射率分布的测量166

7.1.1　近场扫描法166

7.1.2　折射近场法168

7.1.3　切片干涉测量法170

7.1.4　反射法171

7.1.5　横向干涉测量法171

7.1.6　横向聚焦法172

7.1.7　对其他测量方法的简单评述173

7.1.8　对比性讨论174

7.2.1　也可用来测量光纤折射率分布的方法175

7.2　预制棒折射率分布的测量175

7.2.2　光线跟踪法176

7.2.3　光纤与其母体预制棒的比较176

参考文献177

第8章　几何参数的测量180

8.1　光纤横截面的测量180

8.1.1　光纤端面的直接检查181

8.1.2　近场法182

8.1.3　外径测量183

8.1.4　光纤外表面椭圆度的测量184

8.1.5　数值孔径的测量185

8.2　光纤长度的测量186

8.2　利用后向散射测量光纤的长度186

8.2.2　利用锁定放大器测量光纤的长度186

参考文献187

9.1　对现有方法的评述189

第9章　衰减测量189

9.1.1　剪断法190

9.1.2　后向散射法（OTDR）192

9.1.3　技术性测量194

9.1.4　通过检测侧向散射测量总损耗196

9.1.5　插入损耗测量197

9.1.6　连接损耗的测量197

9.1.7　光纤制造过程中的在线测试198

9.2　对剪断法的讨论199

9.2.1　光束注入装置和扰模器199

9.2.2　剪断法测量的精度200

9.2.3　光谱损耗测量203

9.2.4　通过改变注入条件而进行的测量204

9.3.1 注入方法206

9.3　对后向散射的讨论206

9.3.2　后向散射功率的光线分布208

9.3.3　光纤参数起伏的影响209

9.3.4　局部附加损耗的测量211

9.3.5　后向散射测量中各种噪声源的分析212

9.3.6　动态范围的限制213

9.3.7　后向散射测量的精度216

9.3.8　光频域反射法（OFDR）概要217

9.4　微分模衰减测量217

9.4.1　阶跃折射率光纤的微分模衰减测量217

9.4.2　梯度折射率光纤的微分模衰减测量218

9.4.3　微分模衰减测量精度的讨论220

参考文献221

10.1　一般考虑226

10.1.1　时间色散测量结果的外推226

第10章　时间色散的测量226

10.1.2　时域测量228

10.1.3　频域测量230

10.1.4　模间时间色散的测量231

10.1.5　材料色散的测量232

10.1.6　折射率分布色散的实验测定234

10.2　对时域测量的讨论236

10.2.1 时域测量中不准确度的主要起因236

10.2.2　利用锁定放大器改善信噪比239

10.2.3　利用抽选法减小总的不准确度240

10.2.4　有效输入脉冲的确定240

10.3　对频域测量的讨论241

10.3.1　光纤传递函数241

10.3.2　频域测量中不准确度的主要起因242

10.3.3　提高最大动态范围的方法244

10.3.4　利用希尔伯特变换确定相位响应244

10.3.5　相位响应的直接测量245

10.3.6　频域测量的总精度246

10.4　微分模延迟测量247

10.4.1　微分模延迟测量的目的247

10.4.2　阶跃折射率光纤的微分模延迟测量250

10.4.3　梯度折射率光纤的微分模延迟测量250

10.4.4　对微分模延迟测量精度的讨论251

参考文献252

第11章　模式耦合效应的间接测试257

11.1　以幅度模功率分布为基础的测试257

11.1.1　在选择激励条件下幅度模功率分布的测量257

11.1.2　稳态下幅度模功率分布的测量258

11.2.1　在测量与模式有关的衰减和耦合系数时利用的理论模型259

11.2　以幅度模功率分布和延迟模功率分布为基础的测试259

11.2.2　与模式有关的衰减和耦合系数的测量260

11.2.3　存在模式耦合时用来间接确定光纤基带响应的理论模型262

11.2.4　存在模式耦合时利用间接测试方法测量光纤基带响应264

参考文献266

第12章　单模光纤的测量267

12.1　单模光纤的折射率分布和几何参数的测量267

12.1.1　单模光纤折射率分布的测量267

12.1.2　截止波长的测量268

12.1.3　基模模斑尺寸的测量270

12.1.4　等效阶跃折射率分布的测定271

12.1.5　单模光纤纤芯-包层同心度和纤芯椭圆度的测量271

12.1.6　单模光纤数值孔径的测量272

12.2　单模光纤的传输测量272

12.2.1　单模光纤的衰减测量272

12.2.2　单模光纤时间色散的测量274

参考文献275

附录1　光纤测量中常用的光学仪器277

1.a　单色仪277

1.b　光调制器279

1.c　显微镜物镜280

1.d　光定向耦合器281

参考文献282

附录2　光纤测量中常用的电学仪器283

2.a　锁定放大器和斩光器283

2.b　取样积分器284

参考文献285

附录3　光纤端面的制备285

3.a　切断光纤的方法285

3.b　光纤断裂角的检查方法286

参考文献286