編輯推薦

　　目前，國內外專門介紹特種光縴在光縴通信中應用的書籍非常少。本書以經典電磁場理論和光縴光學為基礎，係統論述瞭特種光縴的原理、特性、設計方法、製備技術及其在光縴通信中的主要應用。書稿內容全麵、詳細而新穎，貼近工程應用實際，具有很高的學術價值和應用價值，填補瞭國內外此類書籍的空白，對特種光縴技術和光縴通信技術的進一步研究有著重要作用。

內容簡介

　　作為現代通信技術的重要分支，光縴通信的傳輸信息容量大、抗電磁乾擾、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。

　　特種光縴是指除常規通信光縴以外的具有特殊功能的光縴。具有特殊性能的特種光縴，以及由特種光縴製成的具有特殊功能的光器件，也逐漸受到高度青睞和重視。光縴通信的飛速發展促進瞭特種光縴的不斷深入研究，新型的特種光縴和光縴器件紛紛齣現，它們的應用範圍也越來越廣。品種繁多的特種光縴層齣不窮，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、生物醫學等方麵也發揮著越來越重要的作用。

　　本書基於作者多年來的研究成果，並參考瞭國內外光學經典著作和新科技文獻。通過闡述特種光縴的基本概念、基本原理、製備技術等，突齣特種光縴與光縴通信相結閤的特色，讓讀者係統地掌握光縴通信用特種光縴的基本理論、關鍵技術、測試原理等，並瞭解其應用領域和未來發展趨勢。

作者簡介

　　王廷雲，上海大學教授，上海市特種光縴與光接入網省部共建國傢重點實驗室培育基地主任，《光電子？激光》常務副主編，Opto-electronicsLetters常務副主編。主要從事特種光縴、光縴通信與傳感、光電信號處理的研究工作。曾承擔973課題、國傢自然基金重點項目、國際閤作與交流重點項目、上海市重點攻關項目及企業閤作項目等。

目錄

第1章緒論1
§1.1特種光縴的定義和分類1
§1.2特種光縴的研究進展2
1.2.1摻稀土光縴2
1.2.2摻半導體光縴3
1.2.3保偏光縴3
1.2.4抗輻射光縴4
1.2.5光子晶體光縴5
1.2.6少模光縴6
1.2.7包層模諧振光縴6
1.2.8傳能光縴7
1.2.9微納光縴7
1.2.10塑料光縴8
1.2.11其他新型特種光縴9
§1.3光縴傳輸的基本理論9
1.3.1子午綫傳輸特性10
1.3.2斜光綫傳輸特性11
1.3.3波動方程11
1.3.4模式分類13
§1.4光縴的特性18
1.4.1截止波長19
1.4.2光縴的損耗19
1.4.3光縴的色散20
§1.5特種光縴的發展趨勢21
參考文獻23

第2章特種光縴的製備技術27
§2.1一次特種光縴製備技術27
2.1.1常規光縴製備技術27
2.1.2基於MCVD的InP薄膜內包層光縴製備31
2.1.3基於MCVD和溶液浸泡法的摻鉍光縴製備32
2.1.4基於MCVD和溶膠凝膠法的納米量子點放大光縴製備32
2.1.5基於MCVD和ALD技術的摻雜特種光縴製備34
2.1.6紫外光縴製備39
§2.2二次特種光縴製備技術39
2.2.1相位掩模法製作光縴布拉格光柵40
2.2.2CO2激光技術製作長周期光縴光柵43
2.2.3光縴法布裏珀羅腔的製備48
參考文獻55

第3章特種光縴無源光器件60
§3.1光縴濾波器60
3.1.1光縴光柵濾波器60
3.1.2FP光縴濾波器64
3.1.3MZ光縴濾波器65
3.1.4Michelson光縴濾波器65
3.1.5Sagnac光縴濾波器66
3.1.6光子晶體光縴濾波器67
3.1.7雙包層光縴濾波器68
§3.2光縴耦閤器71
3.2.1保偏光縴耦閤器72
3.2.2光子晶體光縴耦閤器73
3.2.3塑料光縴耦閤器74
§3.3光縴偏振器74
§3.4光縴波分復用器75
§3.5光縴連接器76
§3.6光縴色散補償器78
3.6.1色散補償光縴78
3.6.2光縴光柵色散補償器78
3.6.3光子晶體光縴色散補償器79
參考文獻81

第4章特種光縴非綫性效應85
§4.1摻雜光縴非綫性效應85
4.1.1摻鉺光縴86
4.1.2高摻鍺非綫性光縴86
4.1.3硫係光縴87
4.1.4摻磷光縴88
§4.2保偏光縴非綫性效應88
§4.3光子晶體光縴非綫性效應90
4.3.1脈衝壓縮91
4.3.2超連續譜産生91
4.3.3全光波長轉換92
§4.4特種光縴拉曼散射效應93
§4.5特種光縴非綫性摺射率係數95
4.5.1乾涉法測量光縴共振非綫性的原理95
4.5.2摻鉍光縴非綫性摺射率係數97
4.5.3摻鉿光縴非綫性摺射率係數99
4.5.4摻鈮光縴非綫性摺射率係數101
4.5.5共振非綫性測量的影響因素分析102
參考文獻104

第5章特種光縴與光縴激光器108
§5.1摻稀土光縴激光器108
5.1.1摻鉺光縴激光器109
5.1.2摻鐿光縴激光器114
5.1.3其他摻稀土光縴激光器116
§5.2雙包層光縴激光器116
5.2.1LD泵浦摻Yb3+雙包層光縴激光器118
5.2.2連續波鉺鐿共摻雙包層光縴激光器118
5.2.3調Q雙包層光縴激光器119
5.2.4鎖模雙包層光縴激光器120
5.2.5雙包層光縴光柵多波長光縴激光器120
§5.3保偏光縴激光器121
5.3.1鎖模保偏光縴激光器121
5.3.2雙包層保偏光縴激光器122
5.3.3保偏光縴光柵激光器122
5.3.4調頻窄綫寬保偏光縴激光器123
§5.4光子晶體光縴激光器124
5.4.1可調諧光子晶體光縴激光器124
5.4.2光子晶體光縴拉曼激光器125
5.4.3摻Yb3+雙包層光子晶體光縴激光器125
5.4.4綫偏振短脈衝光子晶體光縴激光器126
5.4.5基於光子晶體光縴MZ乾涉儀的可調諧光縴激光器126
參考文獻128

第6章特種光縴與光縴放大器132
§6.1摻稀土光縴放大器132
6.1.1摻鉺光縴放大器133
6.1.2摻鐿光縴放大器138
6.1.3摻銩光縴放大器140
6.1.4摻鐠光縴放大器143
§6.2雙包層光縴放大器145
6.2.1雙包層摻稀土光縴放大器145
6.2.2單頻雙包層光縴放大器146
6.2.3脈衝雙包層光縴放大器147
§6.3光子晶體光縴放大器148
6.3.1偏振保持窄綫寬光子晶體光縴放大器149
6.3.2高功率光子晶體光縴放大器149
§6.4聚閤物光縴放大器150
6.4.1摻雜有機染料的POFA151
6.4.2摻雜稀土螯閤物的POFA151
§6.5漸逝波耦閤半導體量子點光縴放大器152
6.5.1半導體量子點放大光縴的理論仿真153
6.5.2半導體量子點放大光縴的製備技術158
6.5.3放大光縴的製作及測試160
§6.6拉曼光縴放大器161
6.6.1基於FBG的EDFA/RFA混閤光縴放大器161
6.6.2基於高非綫性光縴的拉曼光縴放大器161
6.6.3光子晶體光縴拉曼光縴放大器163
參考文獻165

第7章抗彎/少模光縴與光縴通信169
§7.1抗彎光縴與光縴通信169
7.1.1抗彎光縴的基本特性170
7.1.2抗彎光縴的製備方法171
7.1.3抗彎光縴與光縴到戶174
7.1.4抗彎光縴與高速數據傳輸176
§7.2少模光縴與光縴通信178
7.2.1少模光縴的基本特性178
7.2.2少模光縴的設計和製備179
7.2.3少模光縴光柵182
7.2.4少模光縴模分復用184
參考文獻188

第8章特種光縴與運動無綫光通信192
§8.1運動無綫光通信192
§8.2基於特種光縴的無綫光通信193
8.2.1特種實心耦閤光錐193
8.2.2光束發散角可調的球麵單透鏡式光發射天綫197
8.2.3單透鏡光錐耦閤式光接收天綫198
8.2.4直綫運動無綫光通信係統199
8.2.5典型應用199
§8.3基於特種光縴的鏇轉連接光通信200
8.3.1單通道光縴鏇轉連接器201
8.3.2基於特種光錐的光縴鏇轉連接器202
8.3.3多通道光傳輸準直型光縴鏇轉連接器203
8.3.4典型應用207
§8.4波分復用光縴鏇轉連接技術208
參考文獻211

索引214
第1章緒論1
§1.1特種光縴的定義和分類1
§1.2特種光縴的研究進展2
1.2.1摻稀土光縴2
1.2.2摻半導體光縴3
1.2.3保偏光縴3
1.2.4抗輻射光縴4
1.2.5光子晶體光縴5
1.2.6少模光縴6
1.2.7包層模諧振光縴6
1.2.8傳能光縴7
1.2.9微納光縴7
1.2.10塑料光縴8
1.2.11其他新型特種光縴9
§1.3光縴傳輸的基本理論9
1.3.1子午綫傳輸特性10
1.3.2斜光綫傳輸特性11
1.3.3波動方程11
1.3.4模式分類13
§1.4光縴的特性18
1.4.1截止波長19
1.4.2光縴的損耗19
1.4.3光縴的色散20
§1.5特種光縴的發展趨勢21
參考文獻22

第2章特種光縴的製備技術26
§2.1一次特種光縴製備技術26
2.1.1常規光縴製備技術26
2.1.2基於MCVD的InP薄膜內包層光縴製備30
2.1.3基於MCVD和溶液浸泡法的摻鉍光縴製備31
2.1.4基於MCVD和溶膠凝膠法的納米量子點放大光縴製備31
2.1.5基於MCVD和ALD技術的摻雜特種光縴製備33
2.1.6紫外光縴製備38
§2.2二次特種光縴製備技術38
2.2.1相位掩模法製作光縴布拉格光柵39
2.2.2CO2激光技術製作長周期光縴光柵42
2.2.3光縴法布裏珀羅腔的製備47
參考文獻54

第3章特種光縴無源光器件59
§3.1光縴濾波器59
3.1.1光縴光柵濾波器59
3.1.2FP光縴濾波器63
3.1.3MZ光縴濾波器64
3.1.4Michelson光縴濾波器64
3.1.5Sagnac光縴濾波器65
3.1.6光子晶體光縴濾波器66
3.1.7雙包層光縴濾波器67
§3.2光縴耦閤器70
3.2.1保偏光縴耦閤器71
3.2.2光子晶體光縴耦閤器72
3.2.3塑料光縴耦閤器73
§3.3光縴偏振器73
§3.4光縴波分復用器74
§3.5光縴連接器75
§3.6光縴色散補償器77
3.6.1色散補償光縴77
3.6.2光縴光柵色散補償器77
3.6.3光子晶體光縴色散補償器78
參考文獻80

第4章特種光縴非綫性效應84
§4.1摻雜光縴非綫性效應84
4.1.1摻鉺光縴85
4.1.2高摻鍺非綫性光縴85
4.1.3硫係光縴86
4.1.4摻磷光縴87
§4.2保偏光縴非綫性效應87
§4.3光子晶體光縴非綫性效應89
4.3.1脈衝壓縮90
4.3.2超連續譜産生90
4.3.3全光波長轉換91
§4.4特種光縴拉曼散射效應92
§4.5特種光縴非綫性摺射率係數94
4.5.1乾涉法測量光縴共振非綫性的原理94
4.5.2摻鉍光縴非綫性摺射率係數96
4.5.3摻鉿光縴非綫性摺射率係數98
4.5.4摻鈮光縴非綫性摺射率係數100
4.5.5共振非綫性測量的影響因素分析101
參考文獻103

第5章特種光縴與光縴激光器107
§5.1摻稀土光縴激光器107
5.1.1摻鉺光縴激光器108
5.1.2摻鐿光縴激光器113
5.1.3其他摻稀土光縴激光器115
§5.2雙包層光縴激光器115
5.2.1LD泵浦摻Yb3+雙包層光縴激光器117
5.2.2連續波鉺鐿共摻雙包層光縴激光器117
5.2.3調Q雙包層光縴激光器118
5.2.4鎖模雙包層光縴激光器119
5.2.5雙包層光縴光柵多波長光縴激光器119
§5.3保偏光縴激光器120
5.3.1鎖模保偏光縴激光器120
5.3.2雙包層保偏光縴激光器121
5.3.3保偏光縴光柵激光器121
5.3.4調頻窄綫寬保偏光縴激光器122
§5.4光子晶體光縴激光器123
5.4.1可調諧光子晶體光縴激光器123
5.4.2光子晶體光縴拉曼激光器124
5.4.3摻Yb3+雙包層光子晶體光縴激光器124
5.4.4綫偏振短脈衝光子晶體光縴激光器125
5.4.5基於光子晶體光縴MZ乾涉儀的可調諧光縴激光器125
參考文獻127

第6章特種光縴與光縴放大器131
§6.1摻稀土光縴放大器131
6.1.1摻鉺光縴放大器132
6.1.2摻鐿光縴放大器137
6.1.3摻銩光縴放大器139
6.1.4摻鐠光縴放大器142
§6.2雙包層光縴放大器144
6.2.1雙包層摻稀土光縴放大器144
6.2.2單頻雙包層光縴放大器145
6.2.3脈衝雙包層光縴放大器146
§6.3光子晶體光縴放大器147
6.3.1偏振保持窄綫寬光子晶體光縴放大器148
6.3.2高功率光子晶體光縴放大器148
§6.4聚閤物光縴放大器149
6.4.1摻雜有機染料的POFA150
6.4.2摻雜稀土螯閤物的POFA150
§6.5漸逝波耦閤量子點光縴放大器151
6.5.1半導體量子點放大光縴的理論仿真152
6.5.2半導體量子點放大光縴的製備技術157
6.5.3放大光縴的製作及測試159
§6.6拉曼光縴放大器160
6.6.1基於FBG的EDFA/RFA混閤光縴放大器160
6.6.2基於高非綫性光縴的拉曼光縴放大器160
6.6.3光子晶體光縴拉曼光縴放大器162
參考文獻164

第7章抗彎/少模光縴與光縴通信168
§7.1抗彎光縴與光縴通信168
7.1.1抗彎光縴的基本特性169
7.1.2抗彎光縴的製備方法170
7.1.3抗彎光縴與光縴到戶173
7.1.4抗彎光縴與高速數據傳輸175
§7.2少模光縴與光縴通信177
7.2.1少模光縴的基本特性177
7.2.2少模光縴的設計和製備178
7.2.3少模光縴光柵181
7.2.4少模光縴模式復用183
參考文獻187

第8章特種光縴與運動無綫光通信191
§8.1運動無綫光通信191
§8.2基於特種光縴的無綫光通信192
8.2.1特種實心耦閤光錐192
8.2.2光束發散角可調的球麵單透鏡式光發射天綫196
8.2.3單透鏡光錐耦閤式光接收天綫197
8.2.4直綫運動無綫光通信係統198
8.2.5典型應用198
§8.3基於特種光縴的鏇轉連接光通信199
8.3.1單通道光縴鏇轉連接器200
8.3.2基於特種光錐的光縴鏇轉連接器201
8.3.3多通道光傳輸準直型光縴鏇轉連接器202
8.3.4典型應用206
§8.4波分復用光縴鏇轉連接技術207
參考文獻210

索引212

前言/序言

　　進入21世紀以來，當今社會已經進入信息時代，信息技術的快速發展離不開高效且快速的信息傳遞載體和技術。光縴通信技術具有傳輸信息容量大、抗電磁乾擾強、保密性好、體積小、重量輕等特點，在通信領域具有不可替代的巨大優勢，在過去短短幾十年間其在世界範圍內完成瞭推廣和普及，已成為現代通信技術的重要分支，為高速、寬帶的網絡發展做齣瞭重大貢獻。

　　隨著光縴通信的飛速發展，與其緊密相關的特種光縴和光縴器件不斷湧現，在光縴通信中的應用範圍也越來越廣，如摻雜光縴、保偏光縴、光子晶體光縴、抗輻照光縴、抗彎光縴、少模光縴、傳能光縴及塑料光縴等特種光縴可用於光縴無源器件、光縴放大器及激光器、光縴光纜傳輸、光通信模分復用等光縴通信係統。然而，特種光縴及器件在我國的發展不是一帆風順的，在一些核心技術、關鍵器件及關鍵設備等方麵還嚴重依賴進口。近年來，在國傢有關部門和各級政府的重點支持下，國內相關企業、研究所及高校積極迎接挑戰、踴躍投入，加快瞭具有自主知識産權的特種光縴新技術、新工藝和新材料的開發步伐，自主創新研究顯著增強。

　　國內雖然已齣版瞭很多有關光縴通信的書籍，但是專門介紹特種光縴及其在光縴通信中應用的書籍卻偏少。因此，把特種光縴在光縴通信中的應用全麵詳細介紹給廣大讀者，更好地發揮特種光縴在光縴通信中的創新源作用，就顯得十分必要。筆者長期從事特種光縴、光縴器件及光縴通信的研究工作，將多年的研究工作進行總結，希望為我國特種光縴及光縴通信的創新發展盡綿薄之力。

　　本書匯集瞭與光縴通信相關的特種光縴，基於筆者課題組的研究成果，並結閤國內外相關領域的最新研究進展，對特種光縴的原理及特種光縴在光縴通信中的最新應用做較為全麵的介紹，以勾勒齣特種光縴與光縴通信緊密聯係的輪廓。本書內容不僅覆蓋瞭光縴通信和特種光縴的各個方麵，而且融閤本學科的最新技術，突齣瞭與之相關的原理，並列舉瞭大量的最新應用實例，貼近工程實際應用。本書有助於相關領域的科研工作者與工程技術人員瞭解本學科的最新前沿動態，有助於推動特種光縴技術和光縴通信技術的進一步深入研究和應用。

　　本書共分為8章。第1章迴顧特種光縴的發展曆程以及介紹特種光縴的基本原理與特性，第2章重點介紹特種光縴的各種製備技術，第3、4章分彆介紹特種光縴無源光器件和非綫性效應，第5、6章分彆介紹特種光縴在光縴激光器、光縴放大器中的應用，第7章介紹抗彎光縴、少模光縴與光縴通信的聯係，第8章介紹特種光縴在運動無綫光通信係統中的應用。

　　在本書編寫過程中，付興虎博士和董艷華博士做瞭許多的整理、組織和匯總等工作，對本書的順利完稿做齣瞭重要貢獻。本書的編寫還得到陳振宜、曾祥龍、龐拂飛、陳娜、劉雲啓、文建湘、郭強、張小貝、商婭娜、趙子文等同事的大力支持，林施揚、金翔青、宮仁祥、何婷、孫欣欣等研究生做瞭許多文字整理工作，在此對他們錶示誠摯的謝意。

　　感謝國傢自然科學基金重點項目（No. 60937003）的支持，也感謝國傢科學技術學術著作齣版基金、上海科技專著齣版資金和上海科學技術齣版社的大力支持！

　　希望本書能夠對高等院校光通信、光電子技術、光學工程、儀器科學與技術等專業高年級本科生、研究生以及相關專業領域的科研人員和工程技術人員有所幫助。

　　鑒於著者的水平所限，書中難免還存在一些不足，殷切希望廣大讀者批評指正。