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光纤技术实践教程

作者:胡昌奎、黎敏、刘冬生、曾华荣
定价:25
印次:1-1
ISBN:9787302393269
出版日期:2015.04.01
印刷日期:2015.03.25

本书系统论述了光纤技术的基本实验方法及实验案例。全书共分6章,分别介绍了光纤技术基础知识、光纤操作及传输特性测试、光器件特性测试、光纤通信实验、光纤传感实验、光纤技术常用仪器仪表等知识。 本书可作为光电信息科学与工程、电子信息工程等相关专业的本科生实验教材,也可作为广大电子信息类专业的本科生及研究生的参考用书,或供从事光纤技术领域工作的科研技术人员的参考使用。

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早在1966年,英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士(现为美籍)就发表了关于通信传输介质的论文,指出利用玻璃纤维进行信息传输的可能性和技术途径,预言只要在光纤制造过程中消除金属离子杂质,制造出20dB/km衰减的光纤就可以用于通信之中。1970年美国康宁玻璃公司(Corning Glass Co.)用化学气相沉积法制造出第一根低损耗石英光纤,使长距离传输成为可能。这一成就立即得到各国的广泛重视,掀起了研究光纤通信的热潮。自1976年美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个以44.736Mb/s的速率传输110km的光纤通信系统的现场实用化试验以来,光纤通信技术从实验室走向产业,迅速发展,年产值逾千亿元,并成为信息时代的支柱产业之一。 随着光纤技术的发展,人们发现,光波在光纤中传播时,表征光波的特征参量(如振幅、频率、相位、偏振等)会因外界因素(如温度、压力、电场、磁场、位移等)的作用而直接或间接地发生变化,因此可将光纤用做敏感元件来探测各种物理量,从而使光纤技术领域增添了一个新的重要分支——光纤传感技术。由于光纤传感器具有其他类型传感器无可比拟的优势,如本征绝缘、抗电磁干扰和分布式传感的特性,使得光纤传感器及系统尤其适应易燃易爆、高危险特种行业安全生产监测的需要。目前,伴随光纤通信产生的光纤传感技术产业,在经历了由零星研究走向集中开发,由军用步入民用,由单点监测走向分布式网络监测之后,近年来已涉及国防军事、航空航天、工矿农业、能源环保、生物医学、计量测试、自动控制及家庭生活等各个领域。 光纤是实现信息获取和大容量信息传输的重要媒介,因此各所高等院校相关专业普遍开设有光纤技术系列课程。为帮助相关专业的学生将所学专业基础知识与今后从事实际工作所需的基本技能有效地衔接,编者结合自身多年讲授光纤光学、光纤通信、光纤传感等理论和实验课程的经验及建设实验室的经历编写了本书。本书力求通过主要概念和一系列实验来阐述光纤技术的基本原理和应用技能,使学生在熟悉理论背景知识的基础上通过实验切实掌握光纤技术的实际知识和技能。 本书分为6章: 第1章为光纤技术实验基础,简要介绍光纤结构及传输特性,光纤通信和光纤传感相关的基础知识; 第2章为光纤操作及传输特性测试实验,主要讲述光纤的基本操作技能与传输特性参数测试,包括了光纤的熔接,光纤与光源的耦合,光纤数值孔径、损耗和色散的测量以及光纤偏振状态的控制; 第3章为光器件特性参数测试实验,包括光纤连接器、分路器、隔离器、光调制器、掺铒光纤放大器等常用光器件特性参数测量,通过这些基础实验可以帮助学生加深对光器件原理及其特性的掌握; 第4章为光纤通信实验,主要包括光端机的原理和特性、光纤模拟和数字传输系统、波分复用和时分复用传输系统以及光分插复用传输等,通过这些实验阐述光纤通信的基本原理和传输技术; 第5章为光纤传感实验,主要通过若干基本的光纤传感实验和典型的光纤传感产品来阐述光纤技术在传感方面的主要应用; 第6章为光纤技术实验中常用的仪器仪表,主要介绍光纤技术中常用的一些仪器仪表,包括光纤熔接机、光时域反射仪、光纤光谱仪、光源与光功率计等,通过本章学习,学生可掌握这些常用仪器仪表的基本构成、工作原理及其相关操作。 本书由武汉理工大学理学院胡昌奎和黎敏负责编写,其中,华中科技大学光学与电子信息学院的刘冬生副教授和华为技术有限公司的曾华荣也参与了部分章节的编写工作,全书由胡昌奎负责统稿。本书在编写过程中参阅了大量文献资料和实验指导书,并经过武汉理工大学理学院电子信息科学与技术专业和光电信息科学与工程专业师生的多次试用和修改,在此对有关老师和同学的帮助一并表示感谢。 本书的编写工作得到了武汉理工大学实验室条件建设项目和“专业综合改革试点”项目的支持,在此表示衷心的感谢。 由于编者水平有限,书中难免存在不足之处,希望广大读者批评指正。 编者2015年1月

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  • 第1章光纤技术实验基础

    1.1光纤及其分类

    1.1.1阶跃折射率分布光纤与渐变折射率分布光纤

    1.1.2单模光纤与多模光纤

    1.2光纤的损耗和色散

    1.2.1光纤的损耗

    1.2.2光纤的色散

    1.3光纤通信

    1.3.1光纤通信技术的发展

    1.3.2光纤通信系统的基本组成

    1.3.3光纤通信新模式与新技术

    1.4光纤传感

    1.4.1光纤传感器的原理

    1.4.2光纤传感器的类型

    1.4.3光纤传感器的构成

    1.4.4光纤传感器的特点

    第2章光纤操作及传输特性测试实验

    2.1光纤的切割与熔接

    2.2光纤与光源的耦合

    2.3多模光纤数值孔径的测量

    2.4光纤传输损耗的测量

    2.5光纤色散的测量

    2.6光纤偏振状态的控制

    第3章光器件特性参数测试实验

    3.1光纤活动连接器损耗测试

    3.2光分路器插入损耗和分光比测试

    3.3光隔离器性能参数测试

    3.4光调制器

    3.5掺铒光纤放大器的性能测试

    第4章光纤通信实验

    4.1光发射机与光接收机

    4.2音频、视频模拟信号光纤传输

    4.3光纤数字编码传输及系统性能测试

    4.4波分复用光纤传输系统

    4.5固定速率时分复用及数字电话光纤传输系统

    4.6“数据+计算机+图像/语音”综合光纤传输系统设计

    4.7光分插复用

    第5章光纤传感实验

    5.1透射反射式光纤传感特性研究

    5.2特种光纤及模式功率分布传感原理

    5...

  • 配套资源:

    本书配有教学课件(PPT),下载地址为清华大学出版社网站(www.tup.com.cn)本书页面。

    作者简介:

    胡昌奎 毕业于华中科技大学光学工程专业,获工学博士学位,现为武汉理工大学副教授,中国光学学会光学教育专业委员会委员。长期讲授“光纤通信原理与技术”、“光纤光学”、“光电技术”、“光纤技术与传感测试”等课程。曾获湖北省高等学校教学成果二等奖一项,武汉理工大学教学成果特等奖一项,指导本科生获省级优秀学士学位论文奖7人次。近年来,积极参与实施了多项教学改革实践项目,先后主持或参与8项省级或校级教学改革项目,编写出版《大学物理实验》(任副主编)、《光电技术》(任第二作者)等教材,发表学术论文及教学研究论文30余篇。

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