光纤通信原理与系统 第4版PDF电子书下载

1光纤通信概论 1

1.1光纤通信技术的演进 1

1.2信号及调制 4

1.2.1脉冲编码调制 4

1.2.2基本信息速率 6

1.2.3调制码型 8

1.3光通信系统 10

2光纤 13

2.1概述 13

2.2光线在光纤中的传输 15

2.2.1阶跃光纤中的光线分析 15

2.2.2梯度光纤中的光线分析 17

2.2.3平面光波导 19

2.3光纤的波动理论 24

2.3.1波动方程 24

2.3.2归一化变量 25

2.3.3贝塞尔方程的场解 26

2.3.4特征方程 29

2.3.5线偏振模及其特性 29

2.3.6传播常数β与归一化频率V的关系 31

2.3.7光纤中的功率流 32

2.3.8单模光纤 33

2.4光纤的损耗特性 37

2.4.1材料的吸收损耗 39

2.4.2光纤的散射损耗 40

2.4.3辐射损耗 40

2.5光纤的色散特性及带宽 41

2.5.1群时延和时延差 42

2.5.2材料色散和波导色散 43

2.5.3高斯脉冲在单模光纤中的传播 48

2.5.4偏振模色散 49

2.5.5模间色散 50

2.5.6光纤的传输带宽 51

2.6单模光纤中的非线性效应 52

2.6.1媒质中的非线性效应 53

2.62光纤中的受激散射效应 53

2.6.3非线性折射率调制效应 55

2.6.4光脉冲在光纤中的传输方程 58

2.7光纤光栅 59

2.7.1基本工作原理 59

2.7.2耦合模理论及布拉格光栅的滤波特性 60

2.7.3啁啾光纤光栅 63

2.7.4长周期光纤光栅 64

2.7.5抽样光栅 65

2.7.6光纤光栅在光纤通信中的应用 66

2.8无源光器件 67

2.8.1光纤的连接与光纤连接器 68

2.8.2光纤分路器及耦合器 68

2.8.3GRIN透镜连接器 70

2.8.4光隔离器和光环行器 70

2.8.5光开关 70

2.9聚合物光纤与光子晶体光纤简介 73

2.9.1聚合物光纤 73

2.9.2光子晶体光纤 74

习题 77

3光源与光发送机 79

3.1半导体中的光发射 80

3.1.1光的吸收与发射 80

3.1.2半导体的光发射 83

3.2发光二极管 87

3.2.1发光二极管的结构 87

3.2.2发光二极管的主要特性 89

3.3半导体激光器的工作原理与结构 92

3.3.1半导体激光器的工作原理 92

3.3.2半导体激光器的结构 97

3.4半导体激光器的工作特性 103

3.4.1P—I特性 103

3.4.2模式特性与线宽 106

3.4.3调制特性 107

3.4.4波长调谐特性 112

3.4.5噪声特性 113

3.4.6半导体激光器的安全使用 115

3.5光发送机 115

3.5.1光载波的调制 116

3.5.2发光二极管驱动电路 117

3.5.3激光二极管驱动电路 119

3.6光源与光纤的耦合 121

3.7光源的外调制技术 122

3.8光子集成光源 127

习题 129

4光检测器与光接收机 130

4.1概述 130

4.2光检测器 131

4.2.1光检测器的工作原理 131

4.2.2光检测器的主要工作特性 136

4.2.3高带宽光检测器 140

4.3光接收机的噪声 140

4.3.1光接收机中的噪声源 140

4.3.2接收机等效电路及放大器电路噪声 142

4.3.3光检测器噪声 143

4.3.4背景噪声 146

4.3.5光检测器信噪比 147

4.3.6等效噪声功率 148

4.4模拟接收机的噪声及信噪比 149

4.4.1均方信号电流 149

4.4.2等效噪声带宽 150

4.4.3信噪比及接收灵敏度 151

4.5数字接收机的噪声分析 152

4.5.1概述 152

4.5.2数字接收机的分析模型 153

4.5.3信号分析 153

4.5.4放大器电路噪声 155

4.5.5光检测器噪声 155

4.5.6输入输出脉冲形状及I1、I2、I3、Σ1值 157

4.6光接收机前置放大器 161

4.6.1高阻抗前置放大器 162

4.6.2互阻抗放大器 168

4.6.3动态范围 170

4.7数字接收机的误码率和接收灵敏度 171

4.7.1数字接收机的误码率 171

4.7.2数字接收机的接收灵敏度 175

4.7.3光前置放大器接收机 177

4.7.4影响灵敏度的其他因素 178

4.7.5数字接收机的灵敏度极限——量子极限 179

4.8数字接收机中的定时提取与判决再生 180

4.8.1定时提取 181

4.8.2判决再生 181

习题 183

5光放大器 185

5.1概述 185

5.1.1半导体光放大器 186

5.1.2掺铒光纤放大器 187

5.1.3光纤拉曼放大器 188

5.1.4光放大器在光通信系统中的应用 189

5.2光放大器基本特性 190

5.2.1增益和带宽 191

5.2.2饱和输出功率 192

5.2.3噪声特性 193

5.2.4光放大器存在的问题 196

5.3半导体光放大器 197

5.3.1基本工作原理 197

5.3.2增益特性 197

5.3.3功率输出特性 200

5.3.4带宽特性 200

5.3.5噪声特性 201

5.3.6多信道放大特性 202

5.3.7半导体光放大器的应用 203

5.4掺铒光纤放大器 206

5.4.1基本工作原理 207

5.4.2增益特性 208

5.4.3功率输出特性 211

5.4.4噪声特性 212

5.4.5多信道放大特性 216

5.4.6宽带EDFA 218

5.4.7EDFA的应用 220

5.5光纤拉曼放大器 224

5.5.1耦合方程组 224

5.5.2增益特性 226

5.5.3噪声特性 227

5.5.4宽带拉曼放大器 234

5.5.5拉曼放大器的应用 237

习题 239

6光纤通信系统 241

6.1数字光纤通信系统 241

6.1.1光纤传输系统最适合于传输数字信号 241

6.1.2数字光纤通信系统的基本结构 242

6.1.3线路码型 243

6.1.4前向纠错（FEC） 245

6.1.5数字光纤通信系统的性能 247

6.1.6数字光纤通信系统的主要性能指标测试 252

6.2系统设计考虑 255

6.2.1工作波长的选择 255

6.2.2元件的选择 255

6.2.3损耗限制系统的计算——功率预算法 256

6.2.4色散限制系统的计算——上升时间预算 258

6.3模拟光纤通信系统 262

6.3.1模拟调制技术 262

6.3.2基带直接强度调制（D-IM） 264

6.3.3副载波复用强度调制（SCM-IM） 265

6.4相干光纤通信系统 271

6.4.1基本原理 272

6.4.2调制与解调技术 273

6.4.3相干光纤通信的优点及关键技术 274

6.4.4相干光纤通信系统实例 275

6.5光纤孤子通信 275

6.5.1基本原理 275

6.5.2损耗管理孤子系统 278

6.5.3色散管理孤子系统 279

6.6波分复用光纤通信系统 280

6.6.1概述 280

6.6.2WDM光传送系统结构 282

6.6.3光滤波器 284

6.6.4波分复用/解复用器 285

6.6.5光源技术 290

6.6.6光纤技术 291

6.6.7色散补偿技术 292

6.6.8调制码型 296

6.6.9WDM光传送系统现状 299

6.6.10WDM的发展 301

习题 303

7光网络 305

7.1通信网技术的演进 305

7.1.1概述 305

7.1.2通信网的结构 307

7.1.3通信网的演进 309

7.2SDH光同步数字传送网 311

7.2.1帧结构和复用映射结构 311

7.2.2自愈环 313

7.2.3SDH网络 315

7.3WDM光传送网 317

7.3.1光传送网的分层结构 318

7.3.2光网络的结构及波长路由 319

7.3.3节点设备 321

7.3.4IP over WDM网技术 327

7.3.5WDM光网络概况 328

7.4光接入网 330

7.4.1光接入网的参考配置 331

7.4.2光接入网的应用类型 332

7.4.3无源光网络 333

7.4.4HFC接入网 341

附录 344

主要参考资料 345