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第1章　绪论1

1.1　光纤制备与应用的发展1

1.1.1　光纤的结构1

1.1.2　光纤发展史1

1.2　光纤通信技术的发展3

1.2.1　通信系统的组成3

1.2.2　通信系统的分类4

1.2.3　光通信概述5

1.2.4　光纤通信的发展过程简介7

1.3　光纤传感技术的发展10

1.3.1　概述10

1.3.2　传感器的组成11

1.3.3　光纤传感器的分类11

1.3.4　光纤传感器的发展史12

1.3.5　光纤传感器的研究现状12

第2章　光纤与光缆14

2.1　光纤的结构与模式14

2.1.1　光纤的结构14

2.1.2　阶跃折射率光纤分析的基本概念15

2.1.3　阶跃折射率光纤的模式分析17

2.2　光纤的材料、制作和光缆22

2.2.1　预制棒的制造方法22

2.2.2　预制棒拉丝24

2.3　光纤的传输特性25

2.3.1　衰减25

2.3.2　色散26

2.3.3　偏振特性27

2.3.4　非线性效应27

2.4　光纤的种类31

2.4.1　多模光纤31

2.4.2　单模光纤32

习题34

第3章　常见光无源器件35

3.1　光纤连接器35

3.1.1　光纤活动连接器35

3.1.2　光纤固定连接器38

3.2　光耦合器40

3.2.1　描述光耦合器特性的一些技术参数41

3.2.2　光耦合器的制作方法42

3.2.3　耦合机理43

3.2.4　波导型光耦合器45

3.2.5　光波分复用器（WDM）和解复用器46

3.5　光隔离器48

3.5.1　光隔离器中使用的光学元件48

3.5.2　光隔离器的作用和工作原理49

习题50

第4章　光源及光发射机51

4.1　发光二极管51

4.1.1　工作原理51

4.1.2　LED的结构和分类52

4.1.3　LED的基本特性52

4.2　半导体激光器53

4.2.1　半导体激光器的基本工作原理（F-P型）53

4.2.2　半导体激光器的基本性质55

4.2.3　其他半导体激光器58

4.3　光载波的调制方式60

4.4　模拟信号光纤传输61

4.4.1　模拟信号调制62

4.4.2　模拟信号调制电路63

4.5　数字信号光纤传输67

4.5.1　LED数字驱动电路67

4.5.2　LD数字驱动电路69

4.6　光发射机电路71

4.6.1　光发射机组成71

4.6.2　模拟脉冲调制光发射机72

4.7　光源与光纤的耦合77

4.8　光载波的间接调制81

4.8.1　电光体调制82

4.8.2　电光波导调制器85

习题87

第5章　光检测器与光接收机88

5.1　光检测器88

5.1.1　PIN光电二极管的工作原理88

5.1.2　雪崩光电二极管（APD）90

5.2　光接收机概述92

5.3　光接收机的噪声94

5.3.1　量子噪声和倍增噪声95

5.3.2　前置放大器的噪声96

5.4　量子极限灵敏度97

5.5　光接收机设计98

5.5.1　高阻抗前置放大电路100

5.5.2　互阻抗前置放大电路103

5.5.3　高阻抗前置放大电路的均衡103

5.6　光接收机实例105

5.6.1　PWM接收解调电路105

5.6.2　一个实用的光接收机电路105

习题106

本章参考文献107

第6章　光纤传输系统109

6.1　光纤传输系统设计109

6.1.1　功率预算110

6.1.2　带宽预算111

6.2　光纤通信复用系统113

6.2.1　波分复用技术原理113

6.2.2　波分复用技术的特点及研究热点114

6.2.3　密集波分复用技术115

6.2.4　稀疏波分复用技术117

6.3　相干光通信121

6.3.1　相干光通信的基本工作原理121

6.3.2　相干光通信的优点123

6.3.3　相干光通信的关键技术124

6.4　光孤子通信125

6.4.1　光孤子通信原理126

6.4.2　光孤子通信系统的构成126

6.4.3　国内外光孤子通信走向实用的动态128

习题129

第7章　光网络131

7.1 SONET/SDH131

7.1.1　SONET的物理配置131

7.1.2　传输格式和速率132

7.1.3　光接口133

7.1.4　SONET/SDH环网络134

7.1.5　SONET/SDH网络136

7.2　光交换系统138

7.2.1　成熟的光交换技术139

7.2.2　光分组交换141

7.2.3　光突发交换技术142

7.2.4　光交换技术的发展趋势148

7.3　智能光网络149

本章参考文献155

第8章　光纤传感技术基础156

8.1　光纤传感技术的理论基础156

8.1.1　光光效应156

8.1.2　光电效应158

8.1.3　电光效应159

8.1.4　磁光效应161

8.2　传感器的性能指标及标定162

8.2.1　传感器的性能指标162

8.2.2　传感器的标定163

习题166

本章参考文献167

第9章　光纤传感调制技术168

9.1　光强调制型光纤传感器168

9.1.1　微弯型168

9.1.2　蚀刻型168

9.1.3　遮光型169

9.1.4　缠绕型169

9.2　相位调制型光纤传感器169

9.2.1　麦克尔逊干涉型光纤传感器169

9.2.2　马赫-曾德尔干涉型光纤传感器170

9.2.3　塞格纳克干涉型光纤传感器171

9.2.4　法布里-珀罗干涉型光纤传感器171

9.2.5　布拉格光栅型光纤传感器174

9.2.6　模间干涉型光纤传感器175

9.3　偏振调制型光纤传感器175

习题176

本章参考文献176

第10章　光纤温度传感器178

10.1 引言178

10.2　传光型光纤温度传感器179

10.2.1　半导体光吸收型光纤温度传感器179

10.2.2　热色效应光纤温度传感器179

10.2.3　荧光型光纤温度传感器181

10.3　功能型光纤温度传感器183

10.3.1　光纤温度开关传感器183

10.3.2　掺杂光纤温度传感器183

10.3.3　热辐射光纤高温传感器183

10.3.4　相位干涉型光纤温度传感器185

10.4　分布式光纤温度传感器186

10.4.1　光纤光时域反射原理187

10.4.2　光纤拉曼背向散射及其温度效应187

10.4.3　分布式光纤拉曼背向散射光子温度传感器189

10.4.4　分布式光纤布里渊散射型温度传感器189

习题191

第11章　高压光纤电流和电压互感器192

11.1 引言192

11.2　光纤电流互感器192

11.2.1　传统电磁式电流互感器的结构和基本工作原理192

11.2.2　光电式电流互感器193

11.3　高压光纤电压互感器199

11.3.1　基于晶体电光效应的电压互感器199

11.3.2　基于多电场传感器正交数值积分方法的光学电压互感器204

本章参考文献205

第12章　光纤机械量传感器208

12.1　光纤位移传感器208

12.1.1　光强调制型光纤位移传感器208

12.1.2　相位干涉型光纤位移传感器212

12.2　光纤压力传感器213

12.2.1　全内反射光纤压力传感器213

12.2.2　相位调制光纤压力传感器214

12.2.3　动态压力传感器216

12.2.4　偏振调制光纤压力传感器218

12.3　光纤振动传感器219

12.3.1　相位调制振动传感器219

12.3.2　光弹效应振动传感器223

12.3.3　双波长光纤振动传感器224

12.4　光纤速度和流量传感器225

12.4.1　光纤速度传感器225

12.4.2　光纤流量传感器226

12.5　光纤加速度传感器228

12.5.1　相位调制光纤加速度传感器229

12.5.2　倾斜镜式光纤加速度传感器231

12.6　光纤角速度传感器——光纤陀螺233

12.7　光纤表面粗糙度传感器236

12.8　光纤应变和弯曲传感器238

12.8.1　脉冲传输时间法光纤传感器238

12.8.2　测量结构畸变的光纤传感器239

12.8.3　F-P结构传感器240

12.9　光纤液位传感器243

习题244

本章参考文献245

第13章　光纤光栅传感器246

13.1 引言246

13.2　光纤Bragg光栅及其传感模型247

13.2.1　应变传感模型248

13.2.2　温度传感模型254

13.2.3　动态磁场的传感模型255

13.3　长周期光纤光栅256

13.3.1　应变灵敏度257

13.3.2　温度灵敏度257

13.4　光纤光栅传感器258

13.4.1　光纤光栅应变与位移传感器以及振动与加速度传感器258

13.4.2　光纤光栅温度传感器262

13.4.3　光纤光栅压力传感器263

13.4.4　光纤光栅水声传感器265

习题266

本章参考文献266

第14章　光纤传感器的其他应用268

14.1　光纤传感器在医学上的应用268

14.1.1　光纤血流计268

14.1.2　光纤pH值传感器270

14.1.3　光纤体压计272

14.1.4　光纤体温计273

14.1.5　光纤氧饱和度传感器275

14.1.6　光纤血气监测传感器276

14.2　光纤传感器在军事方面的应用277

14.2.1　光纤传感器的航空航天军事应用278

14.2.2　光纤传感器的海上军事应用282

14.2.3　光纤传感技术在兵工测试中的应用283

14.3　光纤传感器在环境保护方面的应用285

14.3.1　光纤NO2传感器285

14.3.2　光纤NH3传感器286

14.3.3　光纤CO2传感器287

14.3.4　光纤CH4传感器287

习题288

本章参考文献288