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第1章　光导纤维与光耦合系统绪论 1

1.1 引言 1

1.2 一般耦合中的电磁干扰问题和常用解决法 3

1.2.1 噪声源和电磁干扰规范 3

1.2.2　地回路与安全 5

1.2.3　串扰、布线与屏蔽 7

1.2.4　共模抑制 11

1.2.5　其他问题和解决方法 11

1.3 光耦合作为替代解决法 13

1.3.1　光电隔离线路 13

1.3.2　光缆传输信号 15

参考文献 19

第2章　光耦合现象、光源与探测器 22

2.1 引言 22

2.2 辐射度和光度的定义、量值与单位 22

2.2.1 电磁波谱 23

2.2.2　波谱关系 23

2.2.3　光电器件 23

2.3 非相干光源——发光二极管 25

2.3.1　辐射与效率 25

2.3.2　发光二极管型式与材料特性 26

2.3.3　LED阵列 28

2.4 相干光源——注入式激光二极管 29

2.4.1　激光二极管的基本结构 29

2.4.2　注入式激光二极管特性 32

2.5 发光二极管与激光二极管的比较 33

2.5.1　用于光纤系统的适应性 33

2.5.2　典型参数比较 34

2.5.3　发光二极管和激光二极管的可靠性 36

2.6 光探测器 37

2.6.1 光探测器的特性 37

2.6.2 确定光探测器响应的因素 38

2.6.3 PIN二极管与雪崩二极管比较 39

2.7 电光源和探测器引线 41

2.8 非接触器件和空间系统的光耦合 43

2.8.1 开路和闭路光学系统 43

2.8.2 传输路径的特性 43

2.8.3 光学传递函数 45

2.8.4 一种光耦合器的系统模型 46

2.8.5 视线光通信 47

2.9 通过光耦合解决辐射、串扰和接地问题 48

2.9.1 空间并行通道 48

2.9.2 光扫描器系统 48

2.9.3 耦合和隔离功能 50

2.10　光耦合器件的限制 50

2.10.1　光源的限制 50

2.10.2　光探测器的限制 51

2.10.3　光耦合器线性工作的限制 52

2.10.4　光隔离器输入与输出信号线之间的耦合电容 52

2.10.5　来自光耦合器内部电源线的电容性耦合 54

2.10.6　大距离直接耦合中的问题 55

参考文献 56

第3章　光隔离器 59

3.1 引言 59

3.2 定义和原理 60

3.3 光隔离器的特性 63

3.3.1 光源的输入-输出特性曲线 63

3.3.2 光隔离器输入电路的激励 63

3.3.3 开关响应和瞬态问题 66

3.3.4 温度特性和阈值调整 69

3.4 电路和系统中的光隔离器 71

3.4.1 固态继电电路 71

3.4.2 电源控制电路 77

3.4.3 线性耦合中的光隔离器 78

3.4.4 逻辑电路隔离和线路接收器 81

3.4.5 光学变换器 83

3.4.6 达林顿光隔离器与TTL逻辑电路的连接 84

3.4.7 光隔离器用作限制开关电路 87

3.5 测试与器件选择 90

3.5.1 用曲线示图仪作测试 90

3.5.2 评估准则 91

3.5.3 各种信号耦合器件的比较 94

参考文献 95

第4章　光导纤维耦合与连接 97

4.1 引言 97

4.2 定义和说明 98

4.3 光纤的传输特性 100

4.3.1 多模阶跃折射率光纤 100

4.3.2 多模梯度折射率光纤 102

4.3.3　单模阶跃折射率光纤 103

4.3.4 扩散和衰减机理 103

4.3.5 光纤与光源和探测器的光谱匹配 104

4.4 光纤和光缆制作基础知识 105

4.4.1 光纤拉伸技术 106

4.4.2 光缆设计 107

4.5 连接器和耦合器 111

4.5.1 连接器和端接技术 111

4.5.2 光纤与连接器损耗 116

4.5.3 光纤耦合器 119

4.6 光纤数据传输线路 120

参考文献 121

第5章　数字光导纤维通信线路 125

5.1 引言 125

5.2 数字光导纤维通信线路中元件布局 126

5.2.1 输入和输出信号的形式 127

5.2.2 光通量估算 127

5.2.3 光路中脉冲展宽和上升时间 129

5.3 发射机网路 129

5.3.1 光导纤维系统发射机框图 129

5.3.2 驱动器调制方案 132

5.3.3 发射机电路的设计示例 133

5.4 接收机网路 136

5.4.1 一般要求 136

5.4.2 设计依据和噪声问题 138

5.4.3 典型的接收电路 141

5.5 转发器网路 143

5.5.1 转发器网路的元件 144

5.5.2 转发器间隔 145

5.5.3 光纤通信系统的转发器供电问题 146

5.6 光导纤维数据总线 148

5.6.1 一般特点和性能 148

5.6.2 耦合技术 149

5.6.3 总线结构布局 149

参考文献 152

第6章　模拟光导纤维通信线路 156

6.1 引言 156

6.2 模拟光导纤维通信线路基础 157

6.2.1 典型的模拟光导纤维通信线路的组成部分 157

6.2.2 设计依据 158

6.2.3 组件和光缆对模拟传输系统的实用价值 161

6.3 光学传输器件的线性化 161

6.3.1 LED发射机的线性度 162

6.3.2 激光发射机的线性度 165

6.3.3 微波调制 166

6.3.4 PIN光电二极管接收机的线性度 166

6.4 光导纤维视频模拟信号传输 168

6.4.1 商业级和演播级视频信号传输 168

6.4.2 单信道视频信号和声频信号的传输 168

6.4.3 多信道视频信号的传输 169

6.4.4 已安装的6km视频传输系统 170

参考文献 172

第7章　光导纤维线路及有关元件的选择依据 176

7.1 引言 176

7.2 系统的总体考虑 176

7.2.1 系统技术指标 177

7.2.2 光导纤维基带系统与同轴电缆基带系统的比较 177

7.2.3 光导纤维基带系统与同轴电缆调频系统的比较 178

7.3 光导纤维通信系统的元件 179

7.3.1 接收机和发射机的相互制约 180

7.3.2 实用光缆 180

7.3.3 纤维光缆的环境标准 181

7.3.4 纤维光缆的标准化 181

7.3.5 连接器技术指标 182

7.4 光电子组件和器件的选择 184

7.4.1 连续波激光器和发光二极管驱动电路 184

7.4.2 实用光纤系统探测器的要求 185

7.5 组件和兼容性 188

7.5.1 全塑料光导纤维光源和探测器组件 188

7.5.2 用于光导纤维系统的特殊双列直插组件（DIP） 189

7.5.3 TTL兼容组件 189

参考文献 190

第8章　光电混合耦合 193

8.1 引言 193

8.2 电光系统和声光系统 193

8.2.1 电光器件 194

8.2.2 声光器件 195

8.2.3 声光电压隔离系统 196

8.3 光开关 197

8.3.1 光电开关 197

8.3.2 液晶开关 199

8.3.3 光耦合微波开关 200

8.3.4 电光可调谐滤光器 201

8.4 混合硬件和光导纤维系统多路传输 202

8.4.1 具有键盘输入源数据的混合光学系统 203

8.4.2 波分复用（WDM） 204

8.4.3 波长信号分离 204

参考文献 206

第9章　控制和测量中的光导纤维系统 208

9.1 引言 208

9.2 工业控制中的光导纤维技术 208

9.2.1 探测过程变量的光导纤维技术 209

9.2.2 用于过程控制的厂内线路 210

9.3 光导纤维系统传输特性的测量 210

9.3.1 基本光学分贝单位 211

9.3.2 光学时域反射计 211

9.3.3 光导纤维复连检验装置 212

9.4 在电磁干扰环境中的光纤线路 213

9.4.1 电磁场危险探测器 213

9.4.2 光导纤维系统在电力工业中的应用 214

9.5 加固光导纤维线路 215

9.5.1 一般考虑 215

9.5.2 光缆的加固 216

9.5.3 接收机加固的概念 218

参考文献 218

第10章　对目前光导纤维系统的评估 221

10.1 引言 221

10.2　研究工作现状和技术水平 222

10.2.1　光源的进展 222

10.2.2　光探测器的进展 222

10.2.3　光缆的进展 223

10.2.4　新材料的研究工作 223

10.3　世界各地的研究计划和应用项目 224

10.3.1　一般竞争态势 224

10.3.2　美国 224

10.3.3 日本 225

10.3.4　欧洲 225

10.3.5　加拿大 226

10.4 目前和将来的价格 227

10.4.1 使用价值 227

10.4.2　价格趋势 228

参考文献 230

第11章　未来发展趋势 232

11.1　引言 232

11.2　未来远距离通信中的光纤技术 233

11.2.1　80年代光纤系统的技术参数和光缆价格 233

11.2.2　增大带宽的要求 235

11.2.3　数字电话干线 235

11.2.4　地区网路 236

11.2.5　光通信与微波传输系统的比较 236

11.3　一些特殊应用和发展趋势 236

11.3.1 红外激光功率的传输 236

11.3.2　光纤技术在汽车工业中的应用 237

11.3.3　海底光缆系统 237

11.3.4　全光学电话 238

11.3.5　医学应用 238

11.4　未来光纤市场的发展趋势 239

11.4.1　对美国光纤市场趋势的早期预测 239

11.4.2　光纤需求流程图 240

11.4.3　美国光纤系统市场的最近预测 241

11.4.4　世界市场的潜力 243

11.4.5　远期预测 245

参考文献 245