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第1章　光纤通信系统概论 1

1.1　光纤通信技术简介 1

1.1.1　光纤通信技术的发展 1

1.1.2　电缆网络的缺点 2

1.1.3　光纤传输网的关键技术 4

1.2　光纤通信系统的组成 5

1.3　光纤通信系统的分类 8

1.4　习题 10

第2章　光的传播特性 11

2.1　光的基本性质 11

2.1.1　光的波动性 11

2.1.2　光的粒子性 13

2.2　几何光学 14

2.2.1　光的反射和折射 15

2.2.2　光的传播 17

2.3　光在介质中的传播现象 20

2.3.1　平面电磁波 20

2.3.2　麦克斯韦波动方程 20

2.3.3　菲涅尔方程 21

2.3.4　法布里-珀罗（Fabry-Perot）光学谐振器 25

2.3.5　衍射光栅 26

2.3.6　光的偏振形式 27

2.3.7　光在各向异性介质中的传播 29

2.3.8　非线性光学效应 31

2.4　波导理论简介 31

2.4.1　波导条件 31

2.4.2　单模和多模波导 32

2.5　习题 33

第3章　光纤与光缆 35

3.1　光纤的结构与类型 35

3.1.1　光纤的结构及各部分的作用 35

3.1.2　光纤的种类 36

3.1.3　几种常用石英光纤的结构及传输特征 37

3.2　光纤的传输原理 41

3.2.1　光在光纤中传输的基本性质 41

3.2.2　光纤的模式 42

3.2.3　单模光纤的基本特性 44

3.3　光纤的传输特性 45

3.3.1　光纤的衰减特性 45

3.3.2　光纤的色散特性 48

3.3.3　光纤的比特率与带宽 51

3.3.4　光纤的非线性效应 54

3.4　几种常用的典型光纤与光缆 56

3.4.1　几种常用的光纤及特点 56

3.4.2　光纤的选择 60

3.4.3　光缆 60

3.5　习题 64

第4章　光源和光发射机 66

4.1　光发射机概述 66

4.1.1　光纤通信系统对光源的基本要求 66

4.1.2　光源的发光原理 67

4.2　半导体光源器件的结构 69

4.2.1　半导体发光二极管及发光二极管组件 70

4.2.2　半导体激光二极管 75

4.2.3　激光二极管组件 80

4.3　光的调制 82

4.3.1　调制信号对光源的调制方法 82

4.3.2　常用的光调制器 90

4.3.3　光调制器的主要参数及需要注意的问题 91

4.3.4　对激光器的保护 92

4.4　习题 94

第5章 光放大器 95

5.1 几种常用的光放大器 95

5.1.1 常规传输光纤放大器 95

5.1.2 半导体光放大器 96

5.1.3　稀土掺杂光纤放大器 96

5.2　掺铒光纤放大器（EDFA） 98

5.2.1　EDFA的泵浦特性 98

5.2.2　掺铒光纤放大器的特点 99

5.2.3　实用EDFA的组成结构 99

5.3　EDFA的应用 102

5.3.1　几种典型应用 102

5.3.2　多信道应用 103

5.3.3　超窄光脉冲放大 103

5.4　EDFA的特性参数及使用注意事项 103

5.4.1　光纤放大器的特性参数 103

5.4.2　光纤系统中使用EDFA的注意事项 108

5.5　光放大器的级联 109

5.5.1　级联放大器的噪声 109

5.5.2　级联放大器光纤的色散及非线性 110

5.5.3　级联放大器的增益均衡 111

5.5.4　EDFA的级联使用实例 111

5.6　习题 112

第6章　光探测器件及光接收机 113

6.1　光电探测原理 113

6.1.1　光电探测器的类型 113

6.1.2　光电探测原理及参数计算 114

6.2　光电探测器件 116

6.2.1　PIN光电二极管 116

6.2.2　雪崩光电二极管 119

6.2.3　肖特基光电二极管 122

6.2.4　MSM光电探测器 122

6.3　集成光学光电探测器 123

6.4　光接收组件 125

6.4.1　光接收组件的基本组成 125

6.4.2　光接收组件的特性 126

6.4.3　模拟光接收组件 128

6.4.4　数字光接收组件 129

6.5　光发射接收模块 130

6.5.1　光发射模块 130

6.5.2　光接收模块 132

6.5.3　光收发一体模块 137

6.6　光接收机 139

6.6.1　光接收机的组成及作用 139

6.6.2　光接收机的主要性能指标 140

6.7　习题 142

第7章　光纤通信器件 143

7.1　光纤连接器 143

7.1.1　活动光纤连接器 143

7.1.2　光纤接头 146

7.1.3　几种连接方式的性能比较 146

7.2　光纤耦合器 147

7.2.1　几种常用的光纤耦合器 147

7.2.2　光纤耦合器对线路的影响 148

7.3　光纤滤波器 149

7.3.1　光纤滤波器概述 149

7.3.2　F-P滤波器 150

7.3.3　M-z滤波器 152

7.3.4　光栅滤波器 153

7.3.5　光纤环路谐振带通滤波器 155

7.3.6　几种调谐滤波器的性能比较 155

7.4　波分复用／解复用器 156

7.4.1　几种常用的波分复用器 156

7.4.2　几种常用的解复用器 157

7.5　其他光学器件 160

7.5.1　光开关 160

7.5.2　光环行器 164

7.5.3　光隔离器 164

7.5.4　光分插复用器 165

7.5.5　波长转换器 166

7.5.6　光交叉连接器 167

7.6　习题 167

第8章　多信道复用技术 169

8.1　概述 169

8.1.1　调制 169

8.1.2　信道编码 170

8.1.3　信道复用 173

8.2　光调制技术 174

8.2.1　模拟强度光调制 174

8.2.2　数字强度光调制 174

8.2.3　相干系统光调制 175

8.3　光复用技术 176

8.3.1　光波分复用 176

8.3.2　光时分复用 177

8.3.3　光码分复用 180

8.4　扩频通信 180

8.4.1　扩频通信概述 180

8.4.2　伪随机码 181

8.4.3　几种常用的扩频方式 183

8.4.4　码分多址 186

8.5　习题 189

第9章　光纤系统的总体设计 191

9.1　系统设计的总体考虑 191

9.1.1　选择路由、设置局站 191

9.1.2　确定系统的制式、传输速率和光纤的选型 191

9.1.3　选择合适的设备、核实设备的性能指标 192

9.1.4　系统结构类型 193

9.1.5　系统设计方法 196

9.2　系统的设计限制 198

9.2.1　损耗受限系统和色散限制系统 198

9.2.2　功率预算和色散预算 199

9.3　典型光纤通信系统的设计 202

9.3.1　单信道光纤通信系统的设计 202

9.3.2　DWDM系统工程设计 205

9.4　光端机设备举例 208

9.4.1　光端机的组成 208

9.4.2　光端机实例 212

9.5　习题 217

第10章　光电子器件组件实例 219

10.1　光发射模块组件实例 219

10.1.1　STM-16光发射机模块 219

10.1.2　PT5343/PT5553光发射模块 220

10.1.3　3641P光发射机模块 221

10.2　光接收模块组件实例 223

10.2.1 PT2609B/PT2606A/B InGaAs-PIN/T光接收组件 223

10.2.2　PT41AB-CD-EFG＊数字光接收组件 224

10.2.3　PT2111/PT2112系列InGaAs PIN PD 226

10.3 激光器组件实例 226

10.3.1　PT33系列激光器组件 226

10.3.2　PT3＊43系列激光器组件 227

10.3.3　PT3343、PT3357激光器组件（模拟应用） 228

10.3.4　PT1610系列激光器组件（模拟应用） 229

10.3.5　1611P激光器组件（模拟应用） 230

10.3.6　1702A激光器组件（模拟应用） 231

10.3.7　1750A激光器组件（模拟应用） 233

10.3.8　1861A 1310nm激光器组件 234

10.4　光收发一体模块组件实例 236

10.4.1　PT7323系列SFT-LC光收发一体模块 236

10.4.2　PT83系列单纤双向光收发组件 237

10.4.3　PT7＊＊＊系列光收发模块 238

10.5　光调制器实例 243

10.5.1　2.5Gbit/s LiNbO3调制器 243

10.5.2　10Gbit/s LiNbO3调制器 244

10.6　光放大器实例 244

10.6.1　PTA5101掺铒光纤放大器 244

10.6.2　PTA5102掺铒光纤放大器 246

附录 248

附录A　常见的物理常数 248

附录B　损耗的百分数（％）与分贝（dB）的换算 248

附录C　ITU-T对于WDM系统波长的安排 248

附录D　PDH与SDH速率等级 250

附录E　部分习题参考答案 250

附录F　单位换算关系 252

参考文献 253