非线性光纤光学（第五版）

　　光纤是20世纪的重大发明之一，其导光性能臻于完美，很难想象还会有更好的替代者。本书是光学、光子学和光纤通信领域的重要译著，主要内容包括脉冲在光纤中的传输、群速度色散、自相位调制、光孤子、偏振效应、交叉相位调制、受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频、高非线性光纤、新型非线性现象、超连续谱产生等内容，科学归纳为非线性光纤光学，侧重于基本概念和原理，也涉及了一些应用。

　　美国罗切斯特大学光学和物理学教授，曾在法国巴黎综合理工学院，纽约城市大学和AT＆T贝尔实验室任职。Agrawal是美国光学学会（OSA）和电气电子工程师协会（IEEE）会士，1993年～1998年任JOSA B的副编辑，2001年～2004年任Optics Express的副编辑，目前是OSA期刊Advances in Optics and Photonics编辑委员会的成员。2009年和2010年期间，Agrawal教授任OSA出版委员会主席，而且是OSA的董事会成员。2012年，Agrawal被IEEE 光子学学会授予量子电子学奖，以表彰他通过创造性的研究和享有盛誉的原创著作对光纤通信技术作出的突出贡献。

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
第3章 群速度色散
第4章 自相位调制
第5章 光孤子
第6章 偏振效应
第7章 交叉相位调制
第8章 受激喇曼散射
第9章 受激布里渊散射
第10章 四波混频
第11章 高非线性光纤
第12章 新型非线性现象
第13章 超连续谱产生
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

 

中文版序译文
很高兴为我的书Nonlinear Fiber Optics，Fifth Edition的中文版本——《非线性光纤光学（第五版）》的出版作序。这本书的最新英文版本是由Academic出版社于2013年1月出版的，与前版相比，除了新增超连续谱产生一章外，对其他章节的内容也做了很多扩充和更新。
天津大学光通信研究室的师生授权承接了这本书的中文翻译工作，并圆满完成了任务。该研究组还及时翻译了我的两本书Nonlinear Fiber Optics和Applications of Nonlinear Fiber Optics的前几个版本。我曾到访过中国，获知这本书自出版以来，已为中国广大科技人员和高校师生广泛接受和喜爱，这充分说明翻译工作是高质量的。我相信新的中文版本一定会像前几个中文版本那样保持它的高质量，并为每个读者所喜欢。
由于中文译本的出版，我的著作在中国将有更多的读者，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，同时还要感谢美国的Academic出版社对翻译工作的许可。
译者序
随着光纤通信系统向超高速超大容量超长距离的持续发展，以及光孤子通信系统的实用化，光纤非线性光学的重要性日益突出。光纤通信技术的发展史在很大程度上就是光纤非线性理论与技术的发展史。特别是2000年以来，以光子晶体光纤为代表的高非线性光纤和大模面积光纤的出现，将光纤非线性效应的利用和抑制推到一个新的高度。除了在光纤通信领域的广泛应用外，非线性光纤光学在光学相干层析、高精度频率计量等领域中也得到应用。
本书作者Govind. P. Agrawal博士现任美国Rochester大学教授，在激光物理、非线性光学和光纤通信领域论著颇丰。我们将作者在此领域的名著Nonlinear Fiber Optics，Fifth Edition译成中文出版。本书的特色在于根据传输方程对光纤的各种非线性效应进行了科学归纳与剖析，把光纤对光脉冲的响应特性说清了，也讲透了。本书主要内容包括脉冲在光纤中的传输、群速度色散、自相位调制、光孤子、偏振效应、交叉相位调制、受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频、高非线性光纤、新型非线性现象、超连续谱产生等内容，侧重于基本概念和原理，也涉及了一些应用。
我们于1992年翻译了作者1989年所著的Nonlinear Fiber Optics，由胡国绛、黄超译，李世忱审校。在此基础上，1999年余震虹、宋立军、王泰立翻译了作者1995年所著的Nonlinear Fiber Optics，Second Edition，但未通过出版社出版发行。2002年我们翻译了Nonlinear Fiber Optics，Third Edition和Applications of Nonlinear Fiber Optics，两书合并为《非线性光纤光学原理及应用》并由电子工业出版社出版，由贾东方、余震虹、谈斌、胡智勇译，李世忱审校。2010年我们出版了Nonlinear Fiber Optics，Fourth Edition和Applications of Nonlinear Fiber Optics，Second Edition，两书合并为《非线性光纤光学原理及应用（第二版）》，由贾东方、余震虹、王肇颖、杨天新译，李世忱和贾东方审校。Nonlinear Fiber Optics，Fifth Edition与前一版相比，除新增超连续谱产生一章之外，几乎各章节也都有所修订，尤以第8章至第12章更新得较多。新版本的翻译工作同样由天津大学光电子技术二室组织，由贾东方、 葛春风、 王肇颖和杨天新主译； 全书由李世忱和贾东方审校统稿。
在本书的翻译过程中，对于一些涉及人名的术语的翻译，主要是根据本专业和业内人士的常用术语习惯来翻译的，如将Raman译成“喇曼”而不是“拉曼”，将Michelson译成“迈克尔逊”而不是“迈克耳孙”，将Sagnac译成“萨格纳克”而不是“萨奈克”，将Poincaré译成“邦加”而不是“庞加莱”，特此说明。读者可登录华信教育资源网（), 注册后下载由译者制作的教辅资料。
感谢Govind. P. Agrawal教授对中文译本出版方面给予的合作。感谢电子工业出版社对翻译工作的大力支持，特别要衷心感谢本书的策划编辑和责任编辑马岚女士，没有她的帮助和辛勤付出，本书将难以顺利出版。由于译者学识所限，难免有疏漏乃至错误之处，恳请广大读者及专家不吝赐教，提出修改意见，我们将不胜感激。

前言
自从本书的第一版于1989年出版以来，非线性光纤光学一直是一个活跃的研究领域，并得到持续的快速发展。20世纪90年代，推动这种惊人发展的一个主要因素是通过在石英光纤中掺入像铒、 镱之类的稀土离子制成的光纤放大器和光纤激光器的出现。掺铒光纤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通信正是从光纤的非线性效应中产生的。由于光放大器能补偿光信号在传输过程中遇到的所有损耗，因此可以使传输距离超过数千千米。同时，光放大器使波分复用（WDM）成为可能，于是导致了容量超过1 Tbps的光波系统的发展。非线性光纤光学在设计这种大容量光波系统中起了重要作用。实际上，对光波系统设计者来说，了解光纤中的各种非线性效应几乎是一个先决条件。
大约从2000年起，非线性光纤光学领域得到新的发展，并在近年来导致许多新型的应用。几种新型光纤，如微结构光纤、 空芯光纤或光子晶体光纤被开发出来，它们的共同特征是其相对细的纤芯被包含大量空气孔的包层环绕着。这类光纤被归为高非线性光纤，它们中的非线性效应被显著增强，即使光纤长度只有几厘米，也能够观察到其中的非线性效应。与通信用的传统光纤相比，高非线性光纤的色散特性也有很大的不同。由于这些改变，微结构光纤表现出许多奇异的非线性效应，在光学相干层析、 高精度频率计量学等领域中得到应用。
第五版旨在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。本书保留了第四版中的大部分内容，然而，为试图包括非线性光纤光学所有相关课题的最新研究成果，本书的内容增加了许多。主要变化是在第11章和第12章，尤其是将第12章分成两章，其中新增的第13章专门介绍超连续谱产生现象。因为光子晶体光纤的设计和其他微结构光纤的最新进展，在本版本中，第11章和第12章新增的内容较多。其他所有章节也做了不同程度的更新。例如，第2章新增一节来介绍多模光纤中的非线性效应。第6章到第10章详细介绍了偏振问题，因为它们非常重要。而且，由于偏振问题涵盖的研究领域不断取得进展，第8章到第10章的变化较大。
本书的潜在读者包括高年级本科生、 攻读硕士和博士学位的研究生、 致力于光纤产业的工程师和技术人员，以及从事光纤光学和光通信研究的科学家。此修订版可以作为研究生和高年级本科生的非线性光纤光学课程的教科书，以及非线性光学、 光纤光学或光通信课程的参考书。本书在每章的最后都提供了一定数量的习题，使之更适宜作为教材使用。
我要感谢对第五版的完成做出直接或间接贡献的所有人，特别是我的研究生，是他们的好奇心和求知欲使得本书在几方面有了改进。我的一些同事对本书第五版的出版也给予了不少帮助，他们不但阅读手稿，而且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，他们给我反馈了一些有用的信息。最后，我还要感谢我的妻子Anne，女儿Sipra、Caroline和Claire，感谢她们对我的工作的理解和支持。