光纤传输系统PDF电子书下载

§1．1 通信技术的发展趋势 1

第一章 绪论 1

§1．2 光通信的发展 2

§1．3 光纤传输系统的应用 4

§1．4 光纤传输系统的发展展望 5

§1．5 光纤传输系统的基本问题 7

第二章 光线在光纤中的传输 9

§2．1 光纤传输的基本原理和参数 9

2．1．1 光线在阶梯光纤中的传输 9

2．1．2 光线在梯度光纤中的传输 13

§2．2 光纤的材料色散 18

2．2．1 材料色散的经典理论 18

2．2．2 光纤材料折射率的实验数据 21

2．2．3 光纤材料的时延色散 23

2．2．4 零色散区的脉冲展宽 25

2．3．1 材料色散和多径色散的合成影响 26

§2．3 光纤的脉冲展宽和展宽脉冲的表示方法 26

2．3．2 脉冲响应的均方根表示 28

2．3．3 时域脉冲响应和频域基带响应 30

§2．4 光纤的衰减和结构参数 32

2．4．1 衰减机理 32

2．4．2 光纤光缆的结构参数 35

习题 38

参考文献 39

第三章 电磁波在光纤中的传输 40

§3．1 电磁波在阶梯光纤中的传输 40

3．1．1 电磁波在光纤中传输的基本方程 40

3．1．2 波动方程的解法 41

3．1．3 电磁波在阶梯光纤中传输的场解 42

§3．2 阶梯光纤的本征值方程和模式分类 44

3．2．1 本征值方程 44

3．2．2 模式分类 46

3．2．3 截止条件和模式场图 51

3．2．4 色散特性、模式总数和功率流 56

§3．3 阶梯光纤的时延色散 59

3．3．1 多模光纤的时延色散 60

3．3．2 单模光纤的时延色散 62

§3．4 电磁波在梯度光纤中的传输 65

3．4．1 梯度光纤的剖面结构 65

3．4．2 梯度光纤的WKB解 66

3．4．3 模场的相位积分 69

3．4．4 传输模式数和各模式传播常数 70

§3．5 单模光纤的近似分析方法 73

3．5．1 渐变折射率光纤的高斯近似法 73

3．5．2 渐变折射率光纤的等效阶梯分析 76

习题 79

参考文献 80

4．1．1 双折射的基本概念 81

第四章 光纤的双折射特性和偏振态传输 81

§4．1 单模光纤中的双折射现象 81

4．1．2 研究单模光纤双折射的意义 82

§4．2 单模光纤中的各种双折射 83

4．2．1 几何双折射B_Q 83

4．2．2 应力双折射B_S 89

4．2．3 其它因素导致的双折射 92

§4．3 单模光纤中光波偏振态传输 94

4．3．1 传输矩阵法 95

4．3．2 耦合模理论法 99

4．3．3 邦加球描述法 100

§4．4 单模光纤的偏振色散 101

§4．5 特种双折射光纤 102

4．5．1 高双折射光纤 102

4．5．2 低双折射光纤 104

习题 106

4．5．3 绝对单模单偏振光纤 106

参考文献 107

第五章 光纤的非线性传输 108

§5．1 光场与介质的非线性互作用效应 108

§5．2 光纤中的受激喇曼散射(SRS) 110

5．2．1 喇曼散射的物理概念 111

5．2．2 受激喇曼散射的理论分析 112

5．2．3 光纤中的受激喇曼散射 116

§5．3 光纤中的受激布里渊散射(SBS) 122

§5．4 自相位调制(SPM) 125

5．4．1 克尔效应(n_2效应) 125

5．4．2 光纤中的自相位调制效应 126

§5．5 光纤的非线性传输与孤立子通信 128

5．5．1 光学孤立子的基本概念 128

5．5．2 非线性薛定谔方程 129

5．5．3 非线性方程的解及其性质 132

5．5．4 光学孤立子的应用 134

习题 134

参考文献 135

第六章 光纤传输器件 136

§6．1 光纤连接器 137

6．1．1 光纤连接器的结构与性能 137

6．1．2 对接式单模光纤连接器的功率传输系数 138

6．1．3 对接式多模光纤连接器的耦合损耗 140

6．1．4 耦合损耗的综合数值计算 144

6．1．5 扩束型光纤连接器 145

§6．2 光纤耦合器 147

6．2．1 光纤与光电器件耦合器 147

6．2．2 光纤定向耦合器 150

6．2．3 光纤星形耦合器 155

§6．3 光波分复用器/解复用器 156

6．3．1 光波分复用器的原理与结构 156

6．3．2 光波分复用器的性能 159

§6．4 其它光纤传输器件 160

6．4．1 光衰减器 160

6．4．2 光开关 161

6．4．3 光隔离器 162

6．4．4 光偏振控制器 163

习题 166

参考文献 166

第七章 光纤系统中的信号传输原理 167

§7．1 引言 167

§7．2 模拟信号的传输 171

7．2．1 调幅信号的传输 171

7．2．2 调频信号的传输 177

§7．3 脉冲调制信号的传输 191

7．3．1 奈奎斯特(Nyquist)取样定理 191

7．3．2 PAM信号的传输及时分(TDM)原理 194

7．3．3 多级调制信号的传输 197

7．3．4 脉冲编码调制(PCM)信号的传输 198

§7．4 数字基带信号的传输 199

7．4．1 数字信号的表示方法 200

7．4．2 数字基带信号传输与码间串扰 203

7．4．2 理想基带传输的误码率性能 208

§7．5 数字信号的频带传输 210

7．5．1 数字振幅调制系统 210

7．5．2 数字频率调制系统 217

7．5．3 数字相位调制系统 221

7．5．4 数字调制-解调方案的选择 230

§7．6 数字信号的功率密度谱 232

7．6．1 基带数字信号的功率密度谱 232

7．6．2 数字调制信号的功率密度谱 235

习题 236

参考文献 238

第八章 光源及光发送机 239

8．1．1 发光二极管的工作原理 240

§8．1 发光二极管 240

8．1．2 发光二极管的基本结构 243

8．1．3 发光二极管的特性 245

§8．2 激光二极管 251

8．2．1 基本工作原理 251

8．2．2 注入式半导体激光器的结构 254

8．2．3 P-I特性 255

8．2．4 输出谱特性和辐射图 258

8．2．5 调制特性 262

8．2．6 动态单纵模激光器 267

§8．3 光源与光纤的耦合 271

8．3．1 光源与光纤的耦合损耗 271

8．3．2 光源与光纤的耦合方法 272

§8．4 光源的驱动 274

8．4．1 发光二极管的数字传输驱动电路 274

8．4．2 半导体激光器的驱动 275

8．4．3 模拟驱动电路 277

§8．5 光源的外调制 281

8．5．1 电光波导相位调制器 281

8．5．2 电光波导强度调制器 282

8．5．3 电光波导频率调制器 283

8．5．4 声光调制器 285

习题 287

参考文献 287

第九章 光检测器与光接收机 289

§9．1 光检测器 290

9．1．1 光检测原理 290

9．1．2 光检测器的响应速度 294

9．1．3 光检测器的噪声特性 296

9．1．4 APD的温度特性 298

9．1．5 线性和饱和 298

9．1．6 长波长光检测器 299

9．2．1 接收机的噪声源 300

§9．2 接收机噪声源及极限灵敏度 300

9．2．2 光接收机的灵敏度极限 302

§9．3 接收机的噪声分析 304

9．3．1 等效电路 304

9．3．2 输出信号 305

9．3．2 光检测器的噪声 306

9．3．4 偏置电路和放大器的噪声 307

9．3．5 归一化 308

9．3．6 输入输出波形和I_1、I_2、I_3、∑_1的值 310

§9．4 接收机前端 311

9．4．1 场效应管前置放大器 311

9．4．2 双极晶体管前置放大器 313

9．4．3 前置放大器的设计 314

§9．5 数字接收机灵敏度的计算 317

9．5．1 高斯近似下的误码率计算 317

9．5．2 PIN接收机的灵敏度 319

9．5．3 APD接收机的灵敏度 320

9．5．4 接收灵敏度的计算结果 323

9．5．5 码间串对接收灵敏度的影响 324

§9．6 模拟接收机 326

9．6．1 模拟接收机的信号噪比 326

9．6．2 PIN接收机 326

9．6．3 APD按收机 327

习题 327

参考文献 328

第十章 光纤通信系统 330

§10．1 系统设计考虑 330

10．1．1 元件的选择 331

10．1．2 损耗限制系统的计算——功率预算法 332

10．1．3 色散限制系统的计算——升时间预算 334

§10．2 数字光纤通信系统 336

10．2．1 光纤传输系统为什么最适合于传输数字信号 337

10．2．2 第一代系统 338

10．2．3 第二、三、四代系统 339

10．2．4 计算举例 341

§10．3 模拟光纤通信系统 343

10．3．1 基带直接强度调制(D-IM) 343

10．3．2 副载波强度调制 345

10．3．3 脉冲模拟调制 346

10．3．4 计算举例 349

§10．4 光纤传输系统的复用 350

10．4．1 波分复用(WDM) 351

10．4．2 光频分复用(OFDM) 353

10．4．3 时分复用(TDM) 353

§10．5 多终端光纤通信网络系统 354

10．5．1 光纤局域网(LAN) 354

10．5．2 光纤宽带综合服务数字网(B-ISDN) 359

§10．6 相干光纤通信系统 361

10．6．1 相干检测的基本原理 361

10．6．2 相干检测的优点 363

10．6．3 调制技术 364

10．6．4 外差接收机 365

10．6．5 零差接收机 366

10．6．6 偏振分集接收机 369

10．6．7 相干检测对光源线宽的要求 370

习题 372

参考文献 373

第十一章 光纤传输系统在传感技术中的应用 374

§11．1 光纤传感技术概论 374

11．1．1 光纤传感器基本工作原理 374

11．1．2 光纤传感技术的主要特点 374

11．1．3 光纤传感器分类 376

11．2．1 光纤温度传感器 377

§11．2 几种典型的光纤传感器 377

11．2．2 光纤陀螺仪 379

11．2．3 光纤水听器 383

11．2．4 光纤电磁传感器 386

11．2．5 光纤气体传感器 388

§11．3 光纤传感器网络与遥测系统 389

11．3．1 光纤传感器网络的几种基本形式 390

11．3．2 光纤传感器网络的设计考虑 391

11．3．4 光纤传感器网络和遥测系统的典型应用 391

11．3．3 光纤遥测系统 392

习题 395

参考文献 395

第十二章 光纤及传输系统特性测量 397

§12．1 光纤传输系统对光纤特性的要求 397

§12．2 光纤折射率分布测试——折射近场法 398

§12．3 光纤损耗特性测试 402

12．3．1 截断法 403

12．3．2 插入损耗法 404

12．3．3 后向散射法 404

12．3．4 三种方法的比较 406

§12．4 光纤色散特性测试 407

12．4．1 脉冲展宽法——时域测量 407

12．4．2 扫描频率法——频域测量 409

12．4．3 相移法 410

§12．5 单模光纤双折射特性测试 411

12．5．2 线偏振本征矢——扭转法 412

12．5．1 瑞利散射法 413

§12．6 光纤传输系统特性测试 415

12．6．1 模拟光纤传输系统主要性能测量 416

12．6．2 数字光纤传输系统主要性能测量 418

12．6．3 眼图测量 419

习题 422

参考文献 423