非线性光纤光学原理及应用

光电研究生课程之一，对非线性光学进行了详细描述，是不可多得的一本指导书国外电子与通信教材系列非线性光纤光学原理及应用Nonlinear Fiber Optics, Third Edition&e Applications of Nonlinear Fiber Optics美] Govind e. Agrawal箸贾东方余震虹谈斌胡智勇等译孪世忱审校電子工紫出颎Publishing House of Electronics Indnstry北京· BELJING内容简介火纤是20世纪的单大发明之一,其导光性能臻于完美,很难想像还会有更好的替代者。本书是光学光子学和光通信领域的重要译著,分原理篇利应月篇两部分。原理篇包括光传输方程、群速度色散、自相位调制、调制不稳定性和光孤子、偏振敞应、交叉相位调制、受激散射和光参量过程等内容科学归纳为非线性光纤光学侧重于基本概念和堙。应用篇内容包括光纤光栅光纤稠合器,各种光纤干涉仪、光纤放人器和光纤激光器光脉冲压縮技术,以及有关光纤通信系统和孤子波系统中的传输问题体现了线性光纤光学在光波技术、光通信域的应用。全书理论严谨处处结合实际例证特别是紧密结合光通信领域的新成果与新问题图文并茂说清讲透且各草都附有习题。本书适合作为光学、物理学、电子工程等专业的本科生和研究生教学用书,同时对从事光通信产业的工程技术人员和从事光纤光学、非线性光学领域研究的科技人员来说也是一本非常有用的参考书Copyright: C 200)1 by Elsevier SciEnce(USATranslation Copyright C) 2G02 by Publishing Housc of Electronics Induxtry. All rights reserved.本书中文版专有出版权由 Elsevier science(UsA).授予电子工业出版社出版。末经许可,不得以任何方式复制和抄袭本书的任何部分。版权贸易合同记号图字:01-202-2102图书在版綱目{C|P数据非线性光纤光学原理及应用/(美)阿戈沃(Agwl,G.P,)著;贾东方,余震虹谈斌等译.-北京电子工业出版社,2002.L2(国外电子与通信教材系列)书名原文: Nonlinear Fiber Optics& Applications of Nonlinear Fiber Optics[sBN750538366-7Ⅰ.非…Ⅱ①阿…②贾…③余…④改…Ⅲ①线性光学一教材②光纤通信_教材Ⅳ.0437②TN929.1中国版本图书馆CP数据亥字(2002)第明28%号责任编辑:東传政韩同平印刷者:北京兴华印刷厂出版发行:电子业出版社htp:/w.phei.com,cn北京市海淀区厅寿13信箱邮编1006经销:各地新华书店开本:787x1092116印张:36字数:921.6千字饭次:202年12月第版2002年12月第1次印刷印数:3000册定价:5900元凡购买电子工业出版社图丐,如有缺损问题请向购买书店调换。若书店售缺,请与本社发行部联系联系电话(010)68279077序20年7月问,电子工业出版社的领导同志邀请各高校十几位通信领域方面的茗师,商量引进国外教材问题。与会同志对出版社提出的计划|分赞同,大家认为,这对我国通信事业、特别是对高等院校通信学科的教学工作会很有好处教材建设是校教学建设的主要内容之一。编写、出版一4好的教材,意味着开设了一河好的课程,甚至可能预示着一个崭新学科的诞4。20世纪40年代Mm林肯实骗室出版的一套28本雷达丛书,对近代电子学科、特别是对雷达技术的推动作用,就是一个很好的例子我国领导部门对教材建设一直非常重视。20世纪80年代,在原教委教材编审委员会的领导下江集了高等院校几百位富有教学经验的专家,缩写、出版」一大批教材;很多院校还根据学校的特点和需要,陆纹編吁了大量的讲义利参考书。这些教材对高校的教学工作发挥了极好的作用。近年来随着教学改革不断深入和科学技术的飞速进步,有的教材内容已比较陈旧、落后,难以适应教学的要求,特别是在电子学和通信技术发展神速、可以讲是新月异的今天,如何适应这种憤况,更是一个必须认真考虑的问题解决这个问题,除了依靠高校的老师和专家撰写新的符合要求的教科书外,引进和出版一心国外优秀电子与通信教材,尤其是有选择地引进一批英文原版教材,是会有好处的。年多来,电子f工业出版社为此做了很多工作。他们成立∫一个“国外电子与通信教材系列”项目组,选派了富有经验的业务骨千负责有关工作,收集了230余种通信教材和参考书的详细资料,调来了100余种原版教材样书,依靠20余位专家组成的出版委员会,从中精选了40多秤,内容丰宫,夏謐了电路理论与应用、信号与系统、数字信号处理、微电子、通信系统、电磁场与微波等方酊,既可作为通信专业本科生积研究生的教学用书,也可作为有关专业人员的参者材料:此外,这批教材,有的翻译为中文,还有部分教材直接影印出版,以供教师用英语直接授课。希望这些教材的引进利版对高校通信教学和教材改革能起一定作:用。在这里,我还要感谢参加工作的各位教授,专家、老师与参加翻译,編辑和出版的同志们。各位专家认熹负责、严谨细致、不辞辛劳、不怕璜碎和精益求精的态度,充分体现了中国教育工作者和肝版T作者的良好美德。随着我国经济建设的发展科学技术的不断进步,对高校教学作会不断提出新的要求和希望。我想,无论如何,要做呀引进国外教材的工作,一定要联系我国的实际。教材和学术专著不同,既要注意科学性、学术性,也要重视可读性,要深人浅出,便于读者自学;引进的教材要适应高校教学改革的需要,针对目前一些教材内容较为陈旧的问题,有国的地引进一些先进的和正在发展中的交叉学科的参考书;要与国内出版的教材相配套,安排好出版英文原版教材和翻译教材的比例。我们努力使这套教材能尽量满足上述要求,希望它们能放在学生们的课桌上,发捭一定的作用。最后,预祝“国外电子与通信教材系列”项目取得成功,为我国电子与通信教学和通信产业的发展培土施肥。也恳切希望读者能对这些书籍的不足之处、特别是翻评中存在的问题,提出意见和建议,以便再版时更正。吴中网工程院院士、清华大学教授国外电子与通信教材系列”出版委员会主任出版说明进人21世纪以来,我函信息产业在生产和科研方面都大大加快了发展速度,并已成为国民经济发展的支柱产业之一。但是,与世界上其他信息产业发达的国家相比,我国在技术开发、教育培训等方面都还存在着较大的差距。特别是在邡入WTO后的今天,我国信息产业面临着国外竞争对于的严峻挑战。作为我国信息产业的专业科技出版社,我们始终关注着仝全球电了信息技术的发展方向,始终把引进国外优秀电子与通信信息拉术教材和专业书籍放在我们工作的重要位置上。在2000年至2001年间,我社先后从世界著名出版公司引进出版∫4佘种教材,形成了一套“国外计算机科学教材系列”,在全国高校以及科研部门中受到了欢迎和好评,得到了计算机领域的广大教师与科研工作者的充分肯定引进和H版一些国外优秀电子与通信教材,尤其是有选择地引进一批糞文原版教材,将有助于我国信息产业培养具有国际竞争能力的技术人才,也将有助于我国函内在电子与通信教学工作中掌握和跟踪国际发展水平。根据同内信息产业的现状、教育部《关于“十乱”期间普通高等教育教材建设与改革的意见》的指示精神以及高等院校老师们反映的各种意见,我们决定引进“国外电了与通信教材系列”,并随后开屉了大量准备工作。此次引进的国外电子与通信教材均来国际着名出版商,其中影印教材约占一半。教材内容涉及的学科方向包括电路理论与应用,信号与系统、数字信号处理、徵电子、通信系统、电磁场与微波等,其中既有本科专业课程教材,也有研究生课程教材,以适应不同院系、不同专业、不同层次的师生对教材的需求,广大师生可自由选择和自由组合使用。我们还将与国外出版商一起,陆续推出一些教材的教学支持资料,为授课教师提供帝助。此外,“国外电子与通信教材系列”的引逃和出版工作得到了教育部髙等教育可郎大力支持和帮助,其中的部分引进教材已通过“教育部亮等学校电子信息科学与工程类专业教学指导委员会”的审核,并得到教官部等教育司的批准,纳人了“教育部高等教育司推荐—国外优秀信息科学与技术系列教学用书”。为做灯该系列教材的翻译工作,我们聘请了清华大学、北京大学、北京郎电大学、东南大学西安交通大学、天津大学、西安电子科技大学、电子科技大学等著名高校的教授和骨干教师参与教材的翻译和审校工作。许多教授在国内电子与通信专业领域享有较高的声望,具有丰宫的教学经验,他釘的渊博学识从根木上保证了教材的翻评质量和专业学术方面的严格与准确。我们在此对他们的辛赖工怍与贡献表示衷心的感谢。此外,对于编辑的选择,我们达到了专业对口;对于从英文原书中发现的错误,我们通过与作者联络、从网上下载误表等方式,逐一进行了修订;同时,我们对审校、排版、印制质量进行了严格把关。今后,我们将进一步加强同各高校教师的密切关系,努力引进更多的国外优秀教材和教学参考书,为我国电子与通信教材达到世界先进水平面努办由于我们对国内外电子与通信教育的发展仍存在一些认识上的不足,在选题、翻译、出版等方面的工作中还有许多需要改进的地方,恳请广大师生和读者提出批评及建议。电了工业出版社教材出版委员会主任吴佑寿中国工程院院士,清华大学教授剧主任林金桐北京邮电大学校长、教授、博士生导师杨千里总参通信部副部长、屮国电子学会会士、副理事长中国通信学会常务理事吞员林孝康清华大半教授、博士生导师、电子工程系副主任、通信与微液研究所所长教育部电子信息科学与工径类专业教学指导委员会委员徐安士京大学教授、博上生导师、电子学系副主任教育部电子信息与电气学科教学指导委员会委员樊昌信西安电子科技大学教授、博上生导师中国通信学会理事、EEE会士程时昕东南大学教授、搏士生导师移动通信网家重点实验室干任郁道龈天津大学副校长、教授、博士生导师教育部电子信息科学与工程类专业教学指导委员会委员所秋琦北方交通大学教授、博十生导师j算机与信息技术学院院长、倍息科学研究所所长张晓林北京航空航天大学教授、博士生导师、电子工程系主汪教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会委员郑宝玉南京邮屯学院酬院长、教授、博士生导师教育部电子信息与电气学科教学指导委员会委员朱世华西亥交通大学教授、博土生导师、电子与倍息王程学院院长教育部电了信总科学与L程类专业教学指导委员会委员影启琮电子科技大学教授、博土生导师、通信与信息工程学院院长教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会委员徐重阳华中科技大学教授、博士生导师、电子科学与技术系主任教育部电子信息科学与工程类专业教学指导委员会委员毛军发上海交通人学教授、博上生导师、电子信息学院麒院长教育部电子信总与电气学科教学指导委员会委员赵尔沉北京邮电大学教授、教材建设委员会主任钟允若原邮电科学研究院副院长、总工程师刘彩中国通信学会副理事长、秘书长杜振民电子工业出版社副社长译者的话光纤通信容量从196年的44Mbx10km发展到了当今的单纤3Tbx700km,165Th3000km的色散管理孤子系统也已实用化。随着容量的提高,非线性光纤光学的重要性日益突出本书作者G,P, Agrawal博上现任美国 Rochester大学教授在激光物理、非线性光学和光纤通信系统领域论著颇丰。我们将作者在此领域的姐妹篇 Nonlinear Fiber ptics( eird edition)和 Applications of Nonlinear Fier optics合在一起译成《非线性光纤光学原理及应用》一书。其中, Norilinear Fiber Optics作为原理篇, Applications of Nonlinear Fiber optics作为应用篇。本书的特色之处在于根据传输方程对光纤的各种非线性效应做了科学归纳与剖析,把光纤对信息光脉冲的响应特性说清了,也讲透了。在应用部分,针对建构光纤通信传输系统的光耦合器、光纤干涉仪、光纤光栅、光纤放大器和激光器等光纤光学器件,以及光脉冲压缩技术,分章论述;最后以光纤通信系统和光孤子波系統两章做总结,全书体现了从理论基础到关键光纤器件再到通信传输系统的非线性效应的灾际认知过程。我们于1991年翻译出版作者1989年的 Nonlinear Fiber Optics的第一版,胡国绛、超粥译李世忱审校。在此基础上,1999年余震虹末立军、王泰立翻译了作者1995年的第二版,但未子出版。第三版除新增“儳振效应”一草之外,儿乎各章节都有所修订。 Applicators Cnonlinear Fiber Optio,除光脉冲压缩一章源自旧版本之外,都是新内容。本版的翻译工作同样由天津大学光电子技术二室组织。原理篇由贾东方、余震虹主译;应用篇由贾东方翻译第345、6章,谈斌翻译第78章,胡智勇翻译第1、2章,刘俭辉、葛春风和李勇做了部分校对T作。孪世忱总校全书由于译校者水平有限,不妥和疏误之处,欢迎广大读者批评指正。感谢G.P. A Nawal教授对于本书的出版给予的合作。感谢电子工业出版社对翻译工作的大力支持。由于译校者水平有限,不妥和疏误之,欢迎广大读者批评指正中文版序言非常高兴为2002年出版的我的这两本书的中文版掌序言。 Nonlinear Fiber optics( ThirdEdio)中,除第6章增加了与光纤中的光传输有关的偏振效应以外,保留了第一版中的大部分内容。 Applications of Nonlinear Fiber Optics,其英文版单独成删出版:主要是利用 NonlinearFiber optics中介绍的基本概念和原理解决非线性光纤光学的实际应用问题。天津大学光遥信研究室的师生承担了这两本书的翮译作,并圆满完成仟务。该研究组于19年翻译并出版了 Nonlinear Fiber optics第版,并为中国广大科技人员和高校师生所接受,这说明他们的翻译工作是髙质量的。我相信新的中文版一定会像第一版那样保持它的高质量,并为每个人所喜欢。由于中文版的出现,我的著作在中国将有更多的读者群,我感到很高兴。在此要感谢译者和中国电子工业出版社为此所做的努力,同时感谢美国 Academ出版社授权出版中文版Rochester, Ny第三版前言自从1989年 Nonlinear Fiber optics第一版出版以来,非线性光纤光学领域发展迅速,其主要因素是光纤放大器的出现,它是通过在石英或氟化物光纤中掺入诸如饵和钕之类的稀土离子而制成。这种放大器使光纤通信系统的设计产生了革命性变化,其中利用到的光孤子递信正是由光纤的非线性效应产生的。由于光放大器能补偿光信号在传输时遇到的所有损耗,因此可以使传输距离超过数千千米。同时,光纤放大器使得大规模波分复用(WDM成为可能,于是导致了容量超过1Tb/8光波系统的发展。非线性光纤光学在设计这种大容量光波系统中起着越来越重要的作用。实际上,对始波系统设计者来说,了解光纤中的各种非线性效应应该是一个先决条件。第三版的目的是反映最新的科学成就,其独特之处是全面覆盖了非线性光纤光学学科。我们试图在书中包括非线性光纤光学所有相关课题的最新研究成果,这一宏伟目标使得本书内容增加了许多,有必要分成两本出版。4 plications of Nonlinear Fiber Opti着重讨论非线性光纤此学的应用Nonlincar Fiber Optics第三版,除了第6章讨论与光纤中的光传输有关的偏振效应以外,保留了第一版中的大部分内容。偏振问题变得愈加重要,尤其是对于高速光波系统,此时偏振模色敵(PMD)已成为系统中一个重要的限制因系。这样,有必要在非线性光纤光学这门课程中学习与PMD和偏振效应有关的内容。本书不仅能满足通信专业高年级本科生攻读硕士和博士学位的研究生、工程师和技术人员的需要,对从事纤维光学和光学通信研究的科学家也非常有用。因为第一版在一些大学里已被作为研究牛救科书,所以在每章的最后都增加了一组习题,使本书更适宜作为非线性光纤光学的教科书或有关非线性光学和光通信课程的参考书我要感谢所有对第三版的完成做出直接或间接贡献的人们,特别是我的学生,是他们的好奇心和求知欲使得本书在几方面有了改进。我的一些同事对于此书的出版也给予了不少帮助,他们不低闯读于稿还提出有价值的意见或建议,在此向他们表示感谢。我还要感谢众多的读者,他们给我反馈了有用的信息。最后,要感谢我的妻子Ane,女儿spi, Caroline和Claire,感谢她们对我工作的理解和支持。rochester