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第一章 理想多模光纤中光的传播1

1.1 电磁模型的概述1

1.1.1 一般考虑2

1.1.2 圆阶跃型光纤的精确的电磁理论5

1.1.3 导模总数的近似评价7

1.1.4 渐变型光纤的WKB近似解9

1.2 几何光学模型11

1.2.1 阶跃型光纤中的光接收角12

1.2.2 模式和光线间的对应关系15

1.2.3 渐变型光纤中的光接收角17

1.2.4 不均匀媒质中的普通几何光学19

1.2.5 运动恒量22

1.2.6 光线跟踪25

1.2.7 光线域28

1.2.8 辐射定律30

1.2.9 光线分布32

1.2.10 域（r1,01）34

1.3 模间色散38

1.3.1 阶跃型光纤中的时间色散38

1.3.2 α分布42

1.3.3 α分布的WKB近似45

1.3.4 漏泄模的影响51

1.3.5 α分布测量用的几何光学法52

1.3.6 均方根脉冲58

1.3.7 注入条件的简化描述61

1.3.8 注入条件的影响63

1.3.9 不理想分布的影响65

1.3.10 光纤链路中时间色散的补偿效果71

1.4 模间时间色散72

1.4.1 材料色散存在时的群延时72

1.4.2 光源谱宽有限扩展的影响74

1.4.3 零材料色散波长76

1.4.4 总时间色散77

1.4.5 材料色散存在时的最佳折射率分布79

1.4.6 线性折射率分布的色散82

1.4.7 非线性折射率分布的色散84

第二章 实际光纤86

2.1 固有衰减86

2.1.1 固有衰减的起因87

2.1.2 吸收损耗89

2.1.3 散射损耗92

2.2 光纤微扰94

2.2.1 光纤微扰的种类95

2.2.2 研究光纤微扰的电磁法概述97

2.2.3 研究纤芯直径波动的几何光学法98

2.2.4 研究微弯的几何光学法104

2.2.5 电磁模型中的光功率流方程111

2.2.6 几何光学模型中的光功率流方程115

2.2.7 光功率流方程的解118

2.2.8 与时间有关的方程121

2.3 微扰光纤的传输特性122

2.3.1 与时间无关的方程的精确解122

2.3.2 与时间有关的方程的微扰解127

2.3.3 达到稳态时衰减系数的演变情况131

2.3.4 达到稳态时基带响应的演变情况133

2.3.5 成缆工艺的最佳化137

2.4 接头的影响140

2.4.1 固定接头和连接器140

2.4.2 连接器的精确电磁模型142

2.4.3 连接器的线性模型145

2.4.4 研究串接光纤的矩阵法147

2.4.5 两根无微扰光纤之间的连接器功率损耗149

2.4.6 两根微扰光纤之间的连接器功率损耗154

2.4.7 连接器时间色散特性的概述156

第三章 换能器158

3.1 光源158

3.1.1 平行光束激光器159

3.1.2 顶发光二极管162

3.1.3 边发光二极管165

3.1.4 激光二极管166

3.1.5 激光发射的某些缺陷169

3.1.6 激光器的结构173

3.1.7 发光二极管和激光二极管的光谱特性174

3.1.8 发光二极管和激光二极管的调制特性175

3.2 光电检测器177

3.2.1 对现有的光电检测器的评述178

3.2.2 太阳能电池和PIN光电二极管180

3.2.3 雪崩光电二极管（APD）184

3.2.4 有关光电二极管噪声的某些考虑185

3.2.5 光电二极管的光谱特性190

3.2.6 光电二极管的调制特性192

第四章 传输系统195

4.1 采用强度调制的传输系统195

4.1.1 发光二极管和激光器驱动器196

4.1.2 前端的种类197

4.1.3 模拟接收器201

4.1.4 数字接收器202

4.1.5 均衡204

4.1.6 强度调制系统的传输容量和中继器间距的极限208

4.2 相干传输系统208

4.2.1 相干系统与常规系统比较所具有的优点209

4.2.2 实用相干传输系统的主要问题211

第五章 扫描测量212

5.1 光纤的扫描测量212

5.1.1 绕射限制213

5.1.2 光学设备213

5.1.3 微分模衰减测量216

5.1.4 微分模延时测量217

5.1.5 研究模式耦合效应的间接测量217

5.1.6 域（r1,01）的优点220

5.2 换能器的扫描测量223

5.2.1 发光二极管和激光二极管的扫描测量224

5.2.2 光电二极管的扫描测量225

第六章 换能器的测量227

6.1 积分测量227

6.1.1 发光二极管和激光二极管的电特性228

6.1.2 电光换能及其基带响应的测量230

6.1.3 光电二极管的电特性的表征233

6.1.4 响应度及其基带响应的测量235

6.1.5 激光二极管可靠性试验236

6.2 微分测量237

6.2.1 发光二极管和激光二极管的发光功率的光谱分布测量238

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240

6.2.3 发光二极管发光的空间相对延时的测量243

6.2.4 辐射范围和发光的空间相对延时的理论模型244

6.2.5 激光二极管和发光二极管的光谱和几何参数的微分测量249

6.2.6 光谱和响应度与几何形状的关系的测量253

第七章 折射率分布测量256

7.1 光纤的折射率分布测量256

7.1.1 近场扫描技术257

7.1.2 折射率近场扫描技术260

7.1.3 切片干涉测量技术262

7.1.4 反射法263

7.1.5 横向干涉测量技术264

7.1.6 横向聚焦技术266

7.1.7 其它方法的简单述评267

7.1.8 比较结果讨论268

7.2 预制件折射率分布测量270

7.2.1 也可适用于光纤折射率分布的折量技术270

7.2.2 光线跟踪271

7.2.3 光纤及其原始的预制件之间的比较272

第八章 几何参数的测量274

8.1 光纤截面的测量274

8.1.1 光纤端面的直接检查275

8.1.2 近场技术276

8.1.3 外径测量278

8.1.4 光纤外表的椭圆度测量280

8.1.5 数值孔径的测量282

8.2 光纤长度测量282

8.2.1 采用后向散射法测量光纤长度283

8.2.2 采用锁定放大器的光纤长度测量284

第九章 衰减测量286

9.1 现有技术的评述287

9.1.1 截断法287

9.1.2 后向散射技术（OTDR）291

9.1.3 工艺测量294

9.1.4 横向散射检测法测量总损耗298

9.1.5 插入损耗的测量299

9.1.6 接头损耗测量299

9.1.7 光纤制造时的在线测量302

9.2 截断法的讨论303

9.2.1 光束注入器和搅模器303

9.2.2 截断法测量的精度305

9.2.3 光谱损耗测量309

9.2.4 改变注入条件所进行的测量312

9.3 有关后向散射的讨论315

9.3.1 注入技术316

9.3.2 光线的后向散射功率的分布318

9.3.3 光纤参数波动的影响321

9.3.4 局部附加损耗的测量324

9.3.5 后向散射测量中各种噪声源的分布326

9.3.6 动态范围的限制329

9.3.7 后向散射测量的精度333

9.3.8 光频域反射测量技术的概述335

9.4 微分模衰减测量336

9.4.1 阶跃型光纤的微分模衰减的测量336

9.4.2 渐变型光纤的微分模衰减的测量337

9.4.3 微分模衰减测量精度的讨论339

第十章 时间色散测量343

10.1 一般考虑344

10.1.1 时间色散测量的实验结果的外推法344

10.1.2 时域测量346

10.1.3 频域测量350

10.1.4 模间色散测量352

10.1.5 材料色散测量354

10.1.6 折射率分布色散的实验评价359

10.2 时域测量的讨论361

10.2.1 时域测量不确定性的主要原因362

10.2.2 采用锁相放大器提高信噪比367

10.2.3 采用检测程序以减小总的不确定性368

10.2.4 有效输入脉冲的评价369

10.3 频域测量的讨论370

10.3.1 光纤的传递函数370

10.3.2 频域测量中不确定性的主要原因373

10.3.3 改善最大动态范围的方法375

10.3.4 用希耳伯特变换评价相位响应376

10.3.5 相位响应的直接测量377

10.3.6 频域测量的总精度379

10.4 微分模（式）延时（DMD）测量382

10.4.1 DMD测量的目的382

10.4.2 阶跃型光纤的DMD测量385

10.4.3 渐变型光纤的DMD测量386

10.4.4 微分模延时测量精度的讨论388

第十一章 模式耦合现象的间接测试390

11.1 根据模式幅值功率分布进行的测试390

11.1.1 选择激励状态下模式幅值功率分布的测量391

11.1.2 稳态下模式功率的幅值功率分布的测量392

11.2 根据模式功率的幅值延时分布进行的测试393

11.2.1 测量与模式有关的衰减以及耦合系数时用的理论模型393

11.2.2 对与模式有关的衰减和耦合系数进行的测量396

11.2.3 在有模式耦合的时候用于间接评价光纤基带响应的理论模型397

11.2.4 在有模式耦合存在的情况下，用间接测试法对光纤基带响应进行的测量401

第十二章 单模光纤的测量405

12.1 单模光纤的折射率分布和几何参数的测量405

12.1.1 单模光纤的折射率分布测量404

12.1.2 截止波长测量405

12.1.3 单模模斑尺寸测量408

12.1.4 等效阶跃折射率分布测量409

12.1.5 单模光纤纤芯—包层同心度和纤芯椭圆度的测量410

12.1.6 单模光纤数值孔径NA的测量411

12.2 单模光纤的传输测量411

12.2.1 单模光纤的衰减测量412

12.2.2 单模光纤的时间色散测量414

附录一 光纤测量中的光学仪器416

1.a 单色仪416

1.b 光调制器420

1.c 显微镜物镜321

1.d 光定向耦合物422

附录二 光纤测量中常用的电子仪表424

2.a 锁定放大器和遮光器424

2.b Boxcar积分器426

附录三 光纤端面的制备428

3.a 光纤切断法428

3.b 光纤断裂角度的检查方法429