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第1章 概述 1

1.1 光纤通信的发展史 1

1.2 光纤通信的特点 2

1.3 光纤通信系统的结构 4

1.4 光纤通信的发展趋势 5

习题 7

第2章 光纤和光缆 8

2.1 光纤的结构和类型 8

2.1.1 光纤的结构 8

2.1.2 光纤的类型 8

2.2 光纤的导光原理 9

2.2.1 阶跃光纤中的导光原理 9

2.2.2 梯度光纤中的光线分析 12

2.3 光纤的波动理论 16

2.3.1 麦克斯韦方程及波动方程 16

2.3.2 标量近似解法 18

2.3.3 线偏振模及其特性 23

2.4 单模光纤 25

2.4.1 单模光纤的传输特性 26

2.4.2 单模光纤的双折射 27

2.4.3 保偏光纤 29

2.5 光纤的传输特性 30

2.5.1 损耗特性 30

2.5.2 色散 33

2.5.3 光纤的传输带宽 36

2.5.4 非线性光学效应 37

2.6 光纤制造工艺 39

2.7 单模光纤的进展 41

2.8 光缆 44

2.8.1 光缆的结构 44

2.8.2 光缆的分类 45

习题 47

第3章 光源和光发射机 49

3.1 光发射和光吸收 49

3.1.1 光和物质的相互作用 49

3.1.2 激光器的工作原理 52

3.2 实用化光通信系统对光源的基本要求 53

3.3 半导体发光二极管（LED） 54

3.3.1 工作原理 54

3.3.2 结构和分类 54

3.3.3 发光二极管的特性 55

3.4 半导体激光器（LD） 57

3.4.1 半导体激光器的工作原理 57

3.4.2 半导体激光器的基本结构 63

3.4.3 半导体激光器的主要特性 64

3.5 实用化LD与LED参数典型值对比 67

3.6 单纵模半导体激光器 69

3.6.1 分布反馈式激光器 69

3.6.2 耦合腔半导体激光器 71

3.6.3 量子阱激光器（MQW） 72

3.7 光发射机 72

3.7.1 光源调制原理 72

3.7.2 光发射机的构成及指标 75

3.7.3 光源的驱动电路 76

习题 78

第4章 光检测器和光接收机 80

4.1 光检测器 80

4.1.1 工作原理 80

4.1.2 主要工作特性 81

4.2 光检测器的分类 83

4.3 PIN光电二极管 84

4.3.1 PIN结构及工作原理 84

4.3.2 PIN的特性 85

4.4 雪崩光电二极管（APD） 86

4.4.1 雪崩光电二极管的雪崩倍增效应 87

4.4.2 雪崩光电二极管的结构 87

4.4.3 雪崩光电二极管的特性 88

4.5 MSM光检测器 91

4.6 光检测器的可靠性和注意事项 91

4.6.1 光检测器的可靠性 91

4.6.2 光检测器使用中的注意事项 92

4.7 IM/DD模式 92

4.7.1 IM/DD模式概述 92

4.7.2 IM/DD模式框图 93

4.8 光接收机 94

4.8.1 光接收机基本组成 94

4.8.2 光接收机的噪声分析 98

4.8.3 光接收机的误码率 101

4.8.4 光接收机的灵敏度 105

4.8.5 光接收机的动态范围 108

习题 109

第5章 无源光器件 110

5.1 光纤耦合器 110

5.1.1 光耦合器的拓扑结构 110

5.1.2 全光纤耦合器 112

5.1.3 塑料光纤耦合器 113

5.1.4 光纤耦合器的性能指标 114

5.2 光波分复用器和解复用器 116

5.2.1 结构原理 116

5.2.2 解复用器的类型 116

5.2.3 光波分复用器／解复用器的光学特性 120

5.3 光衰减器 121

5.3.1 光衰减器的分类 122

5.3.2 光衰减器的应用 126

5.3.3 光衰减器的发展趋势 126

5.4 光开关 127

5.4.1 光开关的应用 127

5.4.2 光开关的分类 128

5.4.3 光开关的特性参数 133

5.5 光隔离器 134

5.5.1 偏振相关型光隔离器 135

5.5.2 偏振无关型光隔离器 135

5.5.3 光隔离器的应用 137

5.6 光纤连接器 137

5.6.1 光纤连接器的损耗 138

5.6.2 光纤连接器的性能 140

5.6.3 常用的光纤连接器 142

5.7 光纤光栅 144

5.7.1 光纤光栅的发展 144

5.7.2 光纤光栅的分类及应用 145

5.7.3 光纤布拉格光栅 146

5.7.4 光纤布拉格光栅的基本特性 147

5.7.5 光纤光栅制作方法 149

5.8 光环行器 151

5.8.1 光环行器的结构 151

5.8.2 光环行器的性能指标 151

习题 152

第6章 光纤通信系统 153

6.1 模拟光纤通信系统 153

6.1.1 模拟光纤通信系统的基本原理 153

6.1.2 模拟光纤通信系统的主要性能指标 159

6.2 数字光纤通信系统 164

6.2.1 数字光纤通信系统概述 164

6.2.2 数字光纤通信系统的体制 164

6.2.3 数字光纤通信系统的基本结构 173

6.2.4 数字光纤通信系统的码型 175

6.2.5 数字光纤通信系统的主要性能指标 179

6.3 系统设计 183

6.3.1 系统的总体考虑 183

6.3.2 系统部件的选择 184

6.3.3 功率预算和色散预算 185

习题 189

第7章 光放大器 190

7.1 光放大器概述 190

7.1.1 光放大器的发展 190

7.1.2 光放大器的分类 190

7.1.3 光放大器的主要指标 191

7.1.4 光放大器的应用 193

7.2 掺铒光纤放大器（EDFA） 194

7.2.1 EDFA的工作原理 194

7.2.2 EDFA的结构 196

7.2.3 EDFA的主要指标 197

7.2.4 EDFA的特点 202

7.2.5 EDFA的系统应用 202

7.3 铒／镱共掺光纤放大器（YEDFA） 203

7.3.1 YEDFA的工作原理 204

7.3.2 YEDFA的掺杂浓度 205

7.4 光纤拉曼放大器（FRA） 205

7.4.1 FRA的组成和特点 205

7.4.2 FRA的工作原理 206

7.4.3 FRA的特性 208

7.4.4 FRA的应用 210

7.5 光纤布里渊放大器（FBA） 211

7.5.1 FBA的工作原理 211

7.5.2 FBA的应用 211

7.6 半导体光放大器（SOA） 212

7.6.1 SOA的工作原理 212

7.6.2 SOA的特性 212

7.6.3 SOA的应用 215

7.7 两种主要光放大器的比较 216

习题 217

第8章 光纤激光器 218

8.1 光纤激光器的发展简史 218

8.2 光纤激光器基本原理及特点 219

8.2.1 光纤激光器的基本原理 219

8.2.2 光纤激光器的特点 220

8.3 光纤激光器的分类 221

8.3.1 稀土类掺杂光纤激光器 224

8.3.2 光纤受激拉曼散射激光器 225

8.3.3 光纤光栅激光器 225

8.3.4 上转换光纤激光器 225

8.4 光纤激光器发展前景 226

8.4.1 几种高性能的光纤激光器 226

8.4.2 光纤激光器的发展方向 227

习题 228

第9章 光复用技术 229

9.1 光复用技术的基本概念 229

9.2 光时分复用（OTDM）技术 231

9.2.1 OTDM的复用原理 231

9.2.2 OTDM的解复用原理 233

9.2.3 OTDM的关键技术 235

9.3 光码分复用（OCDM）技术 236

9.3.1 OCDM的基本原理 237

9.3.2 OCDM的编码技术 237

9.3.3 OCDM的优点 239

9.4 光频分复用（OFDM）技术 239

9.4.1 OFDM的基本原理 239

9.4.2 OFDM的关键技术 241

9.4.3 OFDM的应用 242

9.5 光空分复用技术 243

9.6 光波分复用技术 243

9.6.1 光波分复用原理 244

9.6.2 光波分复用系统的构成 244

9.6.3 光波分复用技术的主要特点 247

9.6.4 光波分复用系统的技术分类 248

9.6.5 光分插复用器 251

9.6.6 WDM技术规范 255

习题 262

第10章 光纤通信新技术 263

10.1 全光通信网 263

10.1.1 全光通信网的概念、结构和特点 263

10.1.2 全光通信网的关键技术 264

10.1.3 光纤接入网技术 269

10.2 相干光通信 276

10.2.1 相干光通信的基本原理 276

10.2.2 相干光通信系统的组成 279

10.2.3 相干光通信的关键技术 281

10.2.4 相干光通信的优点及其应用 282

10.3 光孤子通信技术 283

10.3.1 光孤子通信的基本原理 283

10.3.2 光孤子通信系统的基本组成 290

10.3.3 光孤子通信中的关键技术 290

10.3.4 光孤子通信的优点及前景 296

10.4 波长转换技术 296

10.4.1 波长转换技术的基本概念 296

10.4.2 波长转换技术类型 297

10.4.3 全光波长转换技术 299

10.5 无线毫米波光纤通信（ROF） 305

10.5.1 无线通信系统现状 305

10.5.2 ROF技术简介 306

10.5.3 ROF技术特点 307

10.5.4 ROF系统线路结构 309

10.5.5 ROF的关键技术 311

10.5.6 ROF技术的应用 312

10.6 光电集成和光子集成 313

10.6.1 光集成的应用 314

10.6.2 OEIC和PIC器件的材料技术 314

10.6.3 OEIC器件的结构 315

10.6.4 主要OEIC器件 316

10.6.5 PIC器件 317

习题 317

第11章 光纤通信测量技术 319

11.1 光纤参数的测量 319

11.1.1 光纤损耗的测量 319

11.1.2 光纤模场直径的测量 320

11.1.3 色散的测量 320

11.1.4 光纤带宽的测量 321

11.2 光纤通信中的常用仪器 323

11.2.1 光功率计 323

11.2.2 光纤熔接机 324

11.2.3 光时域反射仪 326

11.2.4 光谱分析仪 327

习题 328

参考文献 329