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光纤光学
第12次开课
开课时间: 2025年02月17日 ~ 2025年06月01日
学时安排: 4
进行至第7周,共15周 已有 715 人参加
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spContent=光纤光学是一门理论性很强的课程,是研究光波在光纤中传播特性的一门学科。本课程学时总数40个学时,共包含8章内容。本课程将系统地讲述光纤光学的基本理论、光纤的传输特性、光纤主要性能参数的测试技术,以及有源与无源光纤器件,并介绍其在光纤通信与传感领域的应用。
光纤光学是一门理论性很强的课程,是研究光波在光纤中传播特性的一门学科。本课程学时总数40个学时,共包含8章内容。本课程将系统地讲述光纤光学的基本理论、光纤的传输特性、光纤主要性能参数的测试技术,以及有源与无源光纤器件,并介绍其在光纤通信与传感领域的应用。
—— 课程团队
课程概述

1985年华中工学院首次开设“光纤原理与技术”课程开始,到2008年和2013年“光纤光学”分别入选国家精品课程和国家精品资源共享课,经过近30年的发展,“光纤光学已经成为光学工程、光信息科学与技术、光电信息工程、光电子技术、通信技术等专业的一门重要的专业基础课。通过课程的学习,学生将会掌握光纤的基本理论、应用技术和基本的分析方法;培养学生掌握光纤通信、光器件以及其他光电技术所需要的基本技能,为将来的实际应用打下基础。力争培养基础理论扎实,动手能力强,善于解决工程技术问题且具有创新能力的光学工程类人才。

授课目标

培养学生认识光纤的特点和优势,联系物理光学和数学知识,掌握光纤传输的基本理论和性能参数,学习光纤的器件技术及功能应用,提升分析问题和解决问题的综合能力,开拓光通信时代的前瞻性视野,增强国家现代光纤技术实力。

课程大纲

第一章 概论

1.1 绪论

1.2 光纤的优点

1.3 光纤的分类

1.4 光纤的制备工艺-管外法

1.5 光纤的制备工艺-管内法

1.6 光纤制备工艺-拉丝与成缆

第一章概论单元测试

第二章 光纤光学的基本方程(上)

2.1 光纤光学的研究方法及其分析思路

2.2 光纤的基本方程和分离变量法

2.3 程函方程与射线方程

第二章光纤光学的基本方程单元测试(上)

第二章 光纤光学的基本方程(下)

2.4射线方程的物理意义

2.5 光纤数学模型与波导场方程

2.6 模式的概念、基本性质和纵横关系式

2.7 场分布传播常数及其物理意义

第二章光纤光学的基本方程单元测试(下)

第三章 阶跃折射率分布光纤第一部分

3.1 SIOF的子午光线

3.2 数值孔径

3.3 倾斜光线

3.4 波导场方程及导模本征解

阶跃折射率分布光纤第一部分测试

第三章 阶跃折射率分布光纤第二部分

3.5 本征值方程

3.6 光纤中的模式及其分类

3.7 贝塞尔函数的关系式

3.8 TE TM模式的本征值

阶跃折射率分布光纤第二部分测试

第三章 阶跃折射率分布光纤第三部分

3.9 HE EH模式的本征值

3.10 色散曲线与单模条件

3.11 弱导光纤的简并模

3.12 弱导光纤线偏振模的求解

阶跃折射率分布光纤第三部分测试

第三章 阶跃折射率分布光纤第四部分

3.13 弱导光纤线偏振模的简并

3.14 弱导光纤的本征值方程以及截止和远离截止条件

3.15 弱导光纤导模的数目

3.16 弱导光纤LP01 LP02的导模场分布图

3.17 弱导光纤lP11、LP21的导模场分布图

光纤光学期中测验

第四章 渐变折射率分布光纤第一部分

4.1 GIOF中的倾斜光线

4.2 光线分类判据

4.3 GIOF中子午光线的轨迹

4.4 光纤中的模式分类

渐变折射率分布光纤第一部分测试

第四章 渐变折射率分布光纤第二部分

4.5 平方律折射率分布光纤中的导模场解

4.6 WKB法

4.7 模式容积和远场特性

4.8 单模光纤的场解

4.9 等效阶跃型光纤近似(ESF)

4.10 单模光纤的双折射

渐变折射率分布光纤第二部分测试

第五章 光纤的特征参数与测试技术

5.1 光纤的损耗

5.2 光纤的弯曲损耗与损耗补偿

5.3 色散的定义与模间色散

5.4 材料色散与波导色散

5.5 光纤的带宽

5.6 光纤的分类与色散补偿

5.7 单模光纤的模场半径与截止波长

5.8 光纤损耗测量

5.9 光纤折射率及其他参数测量

第十周(第五章)光纤的特征参数与测试技术测试

第六章 光纤无源及有源器件

6.1 自聚焦透镜的基本理论

6.2 自聚焦透镜的应用

6.3 光纤耦合器

6.4 光纤波分复用器

6.5 光隔离器与环形器

6.6 光纤光栅的基本概念

6.7 光纤光栅的典型应用

6.8 光纤放大器

6.9 光纤激光器

第六章 光纤无源及有源器件测试

第七章 光纤的连接与耦合

7.1 光纤-光纤的连接损耗

7.2 光纤的连接方式

7.3 光纤-光源的耦合

7.4 光纤-光无源器件的耦合

光纤的连接与耦合测试

第八章 光子晶体光纤

8.2 光子晶体光纤的制备方法和应用

8.1 光子晶体光纤的基本概念

光子晶体光纤测试

总复习

请同学们完成总复习单元作业

作业2

作业8

作业3

作业9

作业4

作业5

作业1

作业6

作业7

展开全部
预备知识

物理光学、数学物理方法

参考资料

教材:《光纤光学》第三版,刘德明等,科学出版社

参考书:

1、《导波光学》,范崇澄等,北京理工大学出版社

2、《光波导及其应用》,徐森禄等,浙江大学出版社

华中科技大学
8 位授课老师
鲁平

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教授

孙军强

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孙琪真

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