光纤通信系统中的偏振光学

偏振复用技术（也称为 偏分复用技术）是光纤通信 系统中的一项重要复用技术 ，应用偏振复用技术能够使 光纤通信容量加倍。光纤通 信系统中应用到许多偏振器 件。另外，光信号在光纤和 光器件中传输时会因偏振效 应引起偏振损伤，这些偏振 效应主要包括光纤偏振模色 散、偏振相关损耗和偏振旋 转等。因此从事光纤通信研 究的科学家、业界工程师以 及学通信工程的大学生都需 要具备较系统的光偏振知识 。本书以光纤通信系统为应 用背景，系统介绍了偏振光 学的相关理论、数学描述语 言和偏振物理机理。在光偏 振的理论基础上，本书还介 绍了光通信常用的偏振器件 、偏振旋转、偏振模色散和 偏振相关损耗的物理机理， 偏振效应的测量方法，光纤 通信系统中的偏振效应建模 以及偏振损伤的均衡方法。 本书适合于光纤通信领 域的研究人员、工程师阅读 ，也可以作为通信专业、电 子专业高年级本科生和研究 生相应课程的教材。

张晓光,北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室、电子工程学院教授，享受国务院津贴专家。长期从事《大学物理》、《光学》、《导波光学》、《非线性光学》、《偏振光学》的教学，获得北京市高等学校名师奖。多次作为主持人主持国家863计划项目、国家自然科学基金项目、华为委托研发项目，从事光纤偏振效应与均衡、光频梳在光纤通信中的应用、光孤子通信的研究，获得信息产业部科技进步三等奖、中国通信学会科学技术三等奖、教育部科技进步二等奖。2017年出版专著《光纤偏振模色散原理、测量与自适应补偿技术》，2013年和2019年分别出版译著《光学，第4版》、《光学，第6版》。

第1章 绪论 1.1 光纤通信系统中研究光偏振的重要性 1.2 光纤通信中偏振光学的数学描述体系 参考文献 第一篇 偏振光学基础 第2章 偏振光的描述 2.1 偏振态的基本描述 2.1.1 光的五种偏振态 2.1.2 线偏振光 2.1.3 圆偏振光 2.1.4 椭圆偏振光 2.1.5 自然光（非偏振光） 2.1.6 部分偏振光 2.2 偏振态的琼斯矢量描述 2.2.1 偏振态的一般数学描述 2.2.2 偏振态的琼斯矢量描述 2.3 偏振表象 2.3.1 偏振态的正交 2.3.2 偏振态在不同正交偏振基下的表示——偏振表象 2.3.3 偏振态的表象变换 2.4 偏振态的斯托克斯矢量描述 2.4.1 斯托克斯参量的引入——偏振态的斯托克斯矢量 2.4.2 斯托克斯矢量各分量的物理意义 2.4.3 斯托克斯矢量各分量的测量方法（偏振态测试仪） 2.4.4 偏振度的斯托克斯参量表示 2.5 偏振态描述的庞加莱球和可视偏振态球 2.5.1 偏振态的庞加莱球描述 2.5.2 偏振态的可视偏振态球描述 2.6 偏振态在琼斯空间和斯托克斯空间之间的转换 2.6.1 琼斯矢量到斯托克斯矢量的变换 2.6.2 斯托克斯矢量到琼斯矢量的变换 参考文献 第3章 各向异性介质中的双折射 3.1 普通光学中对于晶体双折射的描述 3.1.1 方解石中的双折射现象 3.1.2 普通光学对于双折射的描述 3.1.3 线偏振起偏器 3.1.4 相位延迟器 3.1.5 晶体旋光的普通光学描述 3.1.6 法拉第旋光的普通光学描述 3.2 光在各向异性介质中传输的数学描述 3.2.1 麦克斯韦电磁理论回顾 3.2.2 各向异性介质中的极化特点 3.3 晶体双折射——线双折射 3.3.1 光波在晶体中的传输特点 3.3.2 光波在晶体中传输的本征偏振模式 3.3.3 光波在晶体中传输的折射率椭球描述 3.4 旋光现象——圆双折射 3.4.1 在强磁场作用下抗磁材料的旋光理论 3.4.2 法拉第旋光效应的本征偏振模式