光纤通信原理PDF电子书下载

序 1

第一章 光纤通信概论 4

1-1 通信系统的构成 4

1-2 光纤传输链路的组成要素 9

1-3 光纤系统 12

1-4 本书的使用和范围 14

参考文献 15

第二章 光纤的结构和波导原理 17

2-1 光的本性 18

2-2 光学的基本定律和定义 22

2-3 光纤的模式和构成 25

2-3-1 光纤的类型 25

2-3-2 射线和模式 28

2-3-3 阶跃折射率光纤的结构 30

2-3-4 射线光学表示 30

2-3-5 波的表示 33

2-4 圆形波导的模式理论 34

2-4-1 麦克斯韦方程组 36

2-4-2 波导方程 37

2-4-3 阶跃折射率光纤的波动方程 40

2-4-4 模式方程 41

2-4-5 阶跃折射率光纤中的模式 43

2-4-6 阶跃折射率光纤中的功率流 47

2-5 梯度折射率光纤的结构 50

2-5-1 梯度折射率光纤的数值孔径（NA） 50

2-5-2 梯度折射率光纤中的模式 51

2-6 小结 55

习题 57

参考文献 60

第三章 光纤中信号的蜕变 62

3-1 光纤的材料和制造方法概论 63

3-2 衰减 65

3-2-1 衰减的单位 65

3-2-2 吸收 65

3-2-3 散射损耗 69

3-2-4 辐射损耗 71

3-2-5 纤芯和包层中的损耗 74

3-3 光波导中的信号失真 75

3-3-1 信息容量的确定 76

3-3-2 群时延 78

3-3-3 材料色散 79

3-3-4 波导色散 81

3-3-5 模间色散 85

3-4 梯度折射率波导中的脉冲展宽 86

3-5 模式耦合 93

3-6 小结 94

习题 96

参考文献 98

第四章 光源 102

4-1 发光二极管（LED） 103

4-1-1 发光二极管的结构 103

4-1-2 光源材料 106

4-1-3 内量子效率 110

4-1-4 调制能力 115

4-1-5 瞬态响应 117

4-1-6 功率-带宽乘积 118

4-2 激光二极管 119

4-2-1 激光二极管的结构和阈值条件 120

4-2-2 模式特性和辐射图样 125

4-2-3 激光二极管的调制 126

4-2-4 温度效应 127

4-3 光源的线性 130

4-4 模式噪声和反射噪声 134

4-5 可靠性的考虑 135

4-6 小结 140

习题 142

参考文献 145

第五章 功率的激励和耦合 149

5-1 光源对光纤的激励 150

5-1-1 光源的输出图样 150

5-1-2 耦合功率的计算 152

5-1-3 功率的激励与波长的关系 154

5-1-4 稳态数值孔径 155

5-2 提高耦合效率的透镜系统 156

5-2-1 非成象微球 158

5-2-2 激光二极管与光纤的耦合 160

5-3 光纤与光纤的连接 161

5-3-1 机械偏移 164

5-3-2 与光纤有关的损耗 171

5-3-3 光纤端面的制备 172

5-4 连接方法 173

5-5 光纤连接器 175

5-6 小结 176

习题 178

参考文献 179

第六章 光检测器 183

6-1 光电二极管的物理原理 184

6-1-1 pin光检测器 184

6-1-2 雪崩光电二极管 189

6-2 光检测器的噪声 192

6-2-1 噪声源 193

6-2-2 信噪比 196

6-3 检测器的响应时间 197

6-3-1 耗尽层的光电流 197

6-3-2 响应时间 199

6-4 雪崩倍增噪声 203

6-5 温度对雪崩增益的影响 206

6-6 光电二极管的材料 207

6-7 小结 209

习题 211

参考文献 215

第七章 光接收机原理 218

7-1 接收机的基本原理 219

7-1-1 数字信号的传输 220

7-1-2 差错的来源 221

7-1-3 接收机的组态 223

7-2 数字接收机性能的计算 226

7-2-1 接收机的噪声 228

7-2-2 散粒噪声 230

7-2-3 接收机灵敏度的计算 232

7-2-4 特性曲线 238

7-2-5 非零值消光比 244

7-3 前置放大器的设计 246

7-3-1 高阻抗场效应晶体管放大器 247

7-3-2 高阻抗双极晶体管放大器 249

7-3-3 互阻抗放大器 250

7-4 模拟接收机 252

7-5 小结 256

习题 257

参考文献 261

第八章 传输链路分析 263

8-1 点-点光纤链路 264

8-1-1 对系统的考虑 265

8-1-2 链路功率估算 267

8-1-3 上升时间的估算 271

8-1-4 传输距离与比特率的关系 275

8-2 波分复用（WDM） 277

8-3 数据总线 282

8-3-1 星形数据总线 282

8-3-2 T形耦合器数据总线 285

8-4 线路编码 289

8-4-1 不归零码 290

8-4-2 归零码 292

8-4-3 块码 293

8-5 小结 294

习题 296

参考文献 300

第九章 测量方法 304

9-1 衰减测量 305

9-1-1 测量光纤衰减的剪断法 305

9-1-2 光学时域反射仪 309

9-2 光纤故障点位置的测定 312

9-3 色散的测量 312

9-3-1 时域色散测量 314

9-3-2 频域色散测量 317

9-4 剖面折射率分布的测量 318

9-4-1 端面反射法 319

9-4-2 透射近场扫描法 320

9-4-3 折射近场法 321

9-4-4 干涉法 322

9-4-5 聚焦法 324

9-5 光源特性的测量 324

9-5-1 发光二极管的响应时间 326

9-5-2 谐波失真 328

9-5-3 互调失真 330

9-6 眼图 331

9-7 小结 334

习题 336

参考文献 338

第十章 光纤的制造和成缆 341

10-1 光纤的材料 341

10-1-1 玻璃光纤 342

10-1-2 包层为塑料的玻璃光纤 344

10-1-3 塑料光纤 344

10-2 光纤的制作 345

10-2-1 外汽相氧化法 346

10-2-2 汽相轴向沉积法 347

10-2-3 改进的化学汽相沉积法 349

10-2-4 双坩埚法 349

10-3 光纤的机械性能 350

10-4 光缆 356

10-5 小结 358

习题 360

参考文献 362

附录 365

A．国际单位制 365

B．若干有用的数学公式 366

B-1 三角恒等式 366

B-2 矢量分析 366

B-2-1 直角坐标 366

B-2-2 柱面坐标 367

B-2-3 矢量恒等式 367

B-3 积分公式 367

B-4 级数展开式 369

参考文献 369

C．贝塞尔函数 369

C-1 第一类贝塞尔函数 369

C-1-1 各种定义 369

C-1-2 递推关系 370

C-2 修正贝塞尔函数 371

C-2-1 积分表示 371

C-2-2 递推关系 371

C-3 渐近展开式 371

C-4 伽玛函数 372

D．分贝 372

D-1 分贝的定义 372

D-2 dBm 373

D-3 奈培（N） 374

E．半导体物理简介 374

E-1 能带 374

E-2 本征（内禀型）材料和非本征材料 376

E-3 pn结 376

E-4 直接带隙和间接带隙 378

E-5 半导体器件的制作 380

参考文献 380

F．通信理论简介 381

F-1 相关函数 381

F-2 频谱密度 381

F-3 噪声等效带宽 382

F-4 卷积 383