光纤光学_廖延彪_9787302010036

本书从光的电磁理论出发，全面地论述了光在光纤中传输和传感的基本特性及其应用。全书共有8章，可分为三部分。第一部分为光纤中光传输和传感的基本理论，包括第1、2、3、8章和第6章的部分内容，主要讨论光纤传输的模式理论和模耦合理论，光纤的非线性理论，光纤的损耗、色散和偏振特性，着重讨论了光纤的偏振特性，对光纤传感的原理作了较详细的论述。第二部分为各类光纤和光纤参数的测试方法，包括第5、7两章，较全面地介绍了各类特种光纤和光纤的测试方法，其中对于变折射率光纤棒作为成像元件在光纤系统中的应用和高双折射光纤拍长的测量方法作了较详细的论述。第三部分为光纤的应用——光纤器件和传感，包括第4、6两章，较全面地介绍了由光纤构成的各种有源和无源器件、各种光纤传感器，其中较详细地介绍了光纤光栅、光纤传感的补偿技术、光纤白光干涉技术、光纤光栅传感技术以及光纤传感在智能材料和结构中的应用。本书在选材上注重突出基本概念，理论与实际并重，力求反映最新成果，注意系统性与完整性。
本书可作为大专院校激光、光电子、光学仪器以及物理等专业的研究生教材，也可供上述专业的大学生和科技工作者学习、参考。

随着激光的问世，古老的光学已裂变出众多的分支，“光纤光学”是其中之一。它是研究光导纤维的光学特性及其应用的一门学科。“光纤光学”这一名称出现于20世纪50年代，但随着光纤技术的迅速发展，尤其是光纤通信的广泛应用，使这一新分支的内容愈来愈丰富。光纤光学的研究对象——光导纤维——的特点是它的有界性：光波在光纤中横向受边界限制，纵向可无限延伸，因而其光学特性和大块媒质的光学特性有很大差别，其中很多特性还正在研究之中。目前虽已有光纤光学方面的专著问世，但由于出版较早，未能包括近十年来的成果，且对光纤光学介绍不够全面。笔者撰写本书的目的就是要对光纤光学的原理及其应用作一个较全面的介绍。
全书共有8章，可分为3部分：光纤中光传输和传感的基本理论、各类光纤和光纤参数的测试方法、光纤的应用——光纤器件和传感。第一部分包括第1，2，3，8章和第6章的部分内容，主要讨论光纤传输的模式理论和模耦合理论，光纤的非线性理论，光纤的损耗、色散和偏振特性，着重讨论了光纤的偏振特性，对光纤传感的原理进行了较详细的论述。由于光纤的模式理论和模耦合理论与大块媒质中的光传输理论有很大差别，其计算过程又很繁杂；为使读者对其物理图像有一较清楚的了解，而又不必花过多精力于数学推导过程中，因此，本书对公式的数学过程从略，以突出对物理意义的阐述。此外，对偏振特性和光纤传感的原理部分则讨论较详细，这是其他专著所欠缺的，也是读者所需要的。第二部分包括第5，7两章，较全面地介绍了各类特种光纤和光纤的测试方法，其中对于变折射率光纤棒作为成像元件在光纤系统中的应用和高双折射光纤拍长的测量方法进行了较详细的论述。它有助于读者正确地选用光纤以满足工作的需要。第三部分包括第4，6两章，较全面地介绍了由光纤构成的各种有源和无源器件、各种光纤传感器，其中较详细地介绍了光纤光栅、光纤传感的补偿技术、光纤白光干涉技术、光纤光栅传感技术以及光纤传感在智能材料和结构中的应用。这部分的重点放在以后的应用中需要掌握的一些基本特性上，而不详述目前的实验系统。
本书在选材上注重突出基本概念，理论与实际并重，力求反映最新成果，注意系统性与完整性。
在此说明一点，本书所讨论的模式理论和模耦合理论只是对光导波问题做了现象性的描述，它只需经典场论。虽然模式理论推动了当今光纤技术和集成光学技术的发展，但是这一理论未涉及导波光的物理本质。导波光的许多更深入的问题，用模式理论无法解释。例如，在光纤这样一个很有限的空间内，导波光遵守光线光学规律(甚至比普通光波遵守得更好)，在光纤中传输很长距离而衍射损耗很小；导波光量子的寿命和稳定性问题等。这些关于光导波本质性问题的探讨，必须采用量子理论。这已超出本书范围，而且这方面的研究成果尚不多见。
在本书的编写过程中，不少教师和研究生提出了许多宝贵的意见，并对教材的出版给予了大力协助，对此深表感谢。其中特别要感谢高以智教授等的支持和鼓励，还有赖淑蓉老师和宋清霞同学的支持和帮助，她们两位为原稿的打印付出了大量辛勤的劳动。最后，还要感谢清华大学出版社的王仁康、孙礼等同志为本书的出版所做的具体指导和细致的编辑工作。
由于作者水平有限，书中难免存在错误和缺点，欢迎读者批评指正。

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