Nonlinear fiber optics

第1章导论
1.1历史的回顾
1.2光纤的基本特性
1.2.1材料和制造
1.2.2光纤损耗
1.2.3色度色散
1.2.4偏振模色散
1.3光纤非线性
1.3.1非线性折射
1.3.2受激非弹性散射
1.3.3非线性效应的重要性
1.4综述
习题
参考文献
第2章脉冲在光纤中的传输
2.1麦克斯韦方程组
2.2光纤模式
2.2.1本征值方程
2.2.2单模条件
2.2.3基模特性
2.3脉冲传输方程
2.3.1非线性脉冲传输
2.3.2高阶非线性效应
2.3.3喇曼响应函数及其作用
2.3.4延伸到多模光纤
2.4数值方法
2.4.1分步傅里叶法
2.4.2有限差分法
习题
参考文献
第3章群速度色散
3.1不同的传输区
3.2色散感应的脉冲展宽
3.2.1高斯脉冲
3.2.2啁啾高斯脉冲
3.2.3双曲正割脉冲
3.2.4超高斯脉冲
3.2.5实验结果
3.3三阶色散
3.3.1啁啾高斯脉冲的演化
3.3.2展宽因子
3.3.3任意形状脉冲
3.3.4超短脉冲测量
3.4色散管理
3.4.1群速度色散引起的限制
3.4.2色散补偿
3.4.3三阶色散补偿
习题
参考文献
第4章自相位调制
4.1自相位调制感应频谱变化
4.1.1非线性相移
4.1.2脉冲频谱的变化
4.1.3脉冲形状和初始啁啾的影响
4.1.4部分相干效应
4.2群速度色散的影响
4.2.1脉冲演化
4.2.2展宽因子
4.2.3光波分裂
4.2.4实验结果
4.2.5三阶色散效应
4.2.6光纤放大器中的自相位调制效应
4.3半解析方法
4.3.1矩方法
4.3.2变分法
4.3.3具体解析解
4.4高阶非线性效应
4.4.1自变陡效应
4.4.2群速度色散对光波冲击的影响
4.4.3脉冲内喇曼散射
习题
参考文献
第5章光孤子
5.1调制不稳定性
5.1.1线性稳定性分析
5.1.2增益谱
5.1.3实验结果
5.1.4超短脉冲产生
5.1.5调制不稳定性对光波系统的影响
5.2光孤子
5.2.1逆散射法
5.2.2基阶孤子
5.2.3二阶和高阶孤子
5.2.4实验验证
5.2.5孤子稳定性
5.3其他类型的孤子
5.3.1暗孤子
5.3.2双稳孤子
5.3.3色散管理孤子
5.3.4光相似子
5.4孤子微扰
5.4.1微扰法
5.4.2光纤损耗
5.4.3孤子放大
5.4.4孤子互作用
5.5高阶效应
5.5.1脉冲参量的矩方程
5.5.2三阶色散
5.5.3自变陡效应
5.5.4脉冲内喇曼散射
5.5.5飞秒脉冲的传输
习题
参考文献
第6章偏振效应
6.1非线性双折射
6.1.1非线性双折射的起源
6.1.2耦合模方程
6.1.3椭圆双折射光纤
6.2非线性相移
6.2.1无色散交叉相位调制
6.2.2光克尔效应
6.2.3脉冲整形
6.3偏振态的演化
6.3.1解析解
6.3.2邦加球表示法
6.3.3偏振不稳定性
6.3.4偏振混沌
6.4矢量调制不稳定性
6.4.1低双折射光纤
6.4.2高双折射光纤
6.4.3各向同性光纤
6.4.4实验结果
6.5双折射和孤子
6.5.1低双折射光纤
6.5.2高双折射光纤
6.5.3孤子牵引逻辑门
6.5.4矢量孤子
6.6随机双折射
6.6.1偏振模色散
6.6.2非线性薛定谔方程的矢量形式
6.6.3偏振模色散对孤子的影响
习题
参考文献
第7章交叉相位调制
7.1交叉相位调制感应的非线性耦合
7.1.1非线性折射率
7.1.2耦合非线性薛定谔方程
7.2交叉相位调制感应的调制不稳定性
7.2.1线性稳定性分析
7.2.2实验结果
7.3交叉相位调制配对孤子
7.3.1亮—暗孤子对
7.3.2亮—灰孤子对
7.3.3周期解
7.3.4多耦合非线性薛定谔方程
7.4频域和时域效应
7.4.1非对称频谱展宽
7.4.2非对称时域变化
7.4.3高阶非线性效应
7.5交叉相位调制的应用
7.5.1交叉相位调制感应的脉冲压缩
7.5.2交叉相位调制感应的光开关
7.5.3交叉相位调制感应的非互易性
7.6偏振效应
7.6.1交叉相位调制的矢量理论
7.6.2偏振演化
7.6.3偏振相关频谱展宽
7.6.4脉冲捕获和压缩
7.6.5交叉相位调制感应光波分裂
7.7双折射光纤中的交叉相位调制效应
7.7.1低双折射光纤
7.7.2高双折射光纤
习题
参考文献
第8章受激喇曼散射
8.1基本概念
8.1.1喇曼增益谱
8.1.2喇曼阈值
8.1.3耦合振幅方程
8.1.4四波混频效应
8.2准连续受激喇曼散射
8.2.1单通喇曼产生
8.2.2光纤喇曼激光器
8.2.3光纤喇曼放大器
8.2.4喇曼串扰
8.3短泵浦脉冲的受激喇曼散射
8.3.1脉冲传输方程
8.3.2无色散情形
8.3.3群速度色散效应
8.3.4喇曼感应折射率变化
8.3.5实验结果
8.3.6同步泵浦光纤喇曼激光器
8.3.7短脉冲喇曼放大
8.4孤子效应
8.4.1喇曼孤子
8.4.2光纤喇曼孤子激光器
8.4.3孤子效应脉冲压缩
8.5偏振效应
8.5.1喇曼放大的矢量理论
8.5.2偏振模色散效应对喇曼放大的影响
习题
参考文献
第9章受激布里渊散射
9.1基本概念
9.1.1受激布里渊散射的物理过程
9.1.2布里渊增益谱
9.2准连续受激布里渊散射
9.2.1布里渊阈值
9.2.2偏振效应
9.2.3控制受激布里渊散射阈值的方法
9.2.4实验结果
9.3光纤布里渊放大器
9.3.1增益饱和
9.3.2放大器设计和应用
9.4受激布里渊散射动力学
9.4.1耦合振幅方程
9.4.2利用Q开关脉冲的受激布里渊散射
9.4.3受激布里渊散射感应的折射率变化
9.4.4弛豫振荡
9.4.5调制不稳定性和混沌
9.5光纤布里渊激光器
9.5.1连续运转方式
9.5.2脉冲运转方式
习题
参考文献
第10章四波混频
10.1四波混频的起源
10.2四波混频理论
10.2.1耦合振幅方程
10.2.2耦合振幅方程的近似解
10.2.3相位匹配效应
10.2.4超快四波混频过程
10.3相位匹配技术
10.3.1物理机制
10.3.2多模光纤中的相位匹配
10.3.3单模光纤中的相位匹配
10.3.4双折射光纤中的相位匹配
10.4参量放大
10.4.1早期工作的回顾
10.4.2光纤参量放大器的增益谱和带宽
10.4.3单泵浦结构
10.4.4双泵浦结构
10.4.5泵浦消耗效应
10.5偏振效应
10.5.1四波混频的矢量理论
10.5.2参量增益的偏振相关性
10.5.3线偏振和圆偏振泵浦
10.5.4残余光纤双折射效应
10.6四波混频的应用
10.6.1参量振荡器
10.6.2超快信号处理
10.6.3量子关联和噪声压缩
10.6.4相敏放大
习题
参考文献
第11章高非线性光纤
11.1非线性参量
11.1.1n2的单位和数值
11.1.2自相位调制法
11.1.3交叉相位调制法
11.1.4四波混频法
11.1.5n2值的变化
11.2石英包层光纤
11.3空气包层锥形光纤
11.4微结构光纤
11.4.1设计和制造
11.4.2模式和色散特性
11.4.3空芯光子晶体光纤
11.4.4布拉格光纤
11.5非石英光纤
11.5.1硅酸铅光纤
11.5.2硫化物光纤
11.5.3氧化铋光纤
11.6脉冲在细芯光纤中的传输
11.6.1矢量理论
11.6.2频率相关的模式分布
习题
参考文献
第12章新型非线性现象
12.1孤子分裂和色散波
12.1.1二阶和高阶孤子的分裂
12.1.2色散波产生
12.2脉冲内喇曼散射
12.2.1通过孤子分裂增强的喇曼感应频移
12.2.2互相关技术
12.2.3通过喇曼感应频移调谐波长
12.2.4双折射效应
12.2.5喇曼感应频移的抑制
12.2.6零色散波长附近的孤子动力学
12.2.7多峰喇曼孤子
12.3四波混频
12.3.1四阶色散的作用
12.3.2光纤双折射的作用
12.3.3参量放大器和波长变换器
12.3.4可调谐光纤参量振荡器
12.4二次谐波产生
12.4.1物理机制
12.4.2热极化和准相位匹配
12.4.3二次谐波产生理论
12.5三次谐波产生
12.5.1高非线性光纤中的三次谐波产生
12.5.2群速度失配效应
12.5.3光纤双折射效应
习题
参考文献
第13章超连续谱产生
13.1皮秒脉冲泵浦
13.1.1非线性机制
13.1.22000年后的实验进展
13.2飞秒脉冲泵浦
13.2.1微结构石英光纤
13.2.2微结构非石英光纤
13.3时域和频域演化
13.3.1超连续谱的数值模拟
13.3.2交叉相位调制的作用
13.3.3交叉相位调制感应的捕获
13.3.4四波混频的作用
13.4连续（CW）或准连续（quasi—CW）光泵浦
13.4.1非线性机制
13.4.2实验进展
13.5偏振效应
13.5.1双折射微结构光纤
13.5.2近各向同性光纤
13.5.3各向同性光纤中的非线性偏振旋转
13.6超连续谱的相干性
13.6.1频域相干度
13.6.2改善相干性的技术
13.6.3频谱非相干孤子
13.7光畸形波
13.7.1脉冲间起伏的L形统计
13.7.2控制畸形波统计的技术
13.7.3再论调制不稳定性
习题
参考文献
附录A单位制
附录B非线性薛定谔方程的源代码
附录C缩写词
中英文术语对照表