现代光纤通信技术PDF电子书下载

1 概论 1

1.1 光纤通信发展概述 1

1.2 光纤通信的优点和应用 3

1.2.1 光纤通信的优点 3

1.2.2 光纤通信的应用 6

1.3 光纤通信系统的组成 7

1.3.1 系统组成与传输原理 7

1.3.2 基本光路系统 8

1.4 现代光纤通信技术特征 10

2 光纤通信基础 12

2.1 光纤传光原理 12

2.1.1 多模光纤几何光学分析 12

2.1.2 单模光纤光波导理论分析 15

2.3 光纤通信无源器件 16

2.1.3 单模光纤的色散特性 21

2.1.4 光纤的损耗特性分析 26

2.1.5 光纤的非线性特性分析 28

2.2 光纤传输特性分析 32

2.2.1 色散对传输特性的影响 32

2.2.2 色散对通信容量的影响 37

2.2.3 非线性对光信号传输特性的影响 40

2.2.4 非线性光纤系统的自相位调制和频率啁啾问题 43

2.3.1 光纤接头 46

2.3.2 光纤耦合器 50

2.3.3 波分复用/解复用器 56

2.3.4 光调制器与光开关 61

3 WDM——光波分复用技术 64

3.1.1 光波分复用原理 65

3.1 光波分复用技术的一般问题 65

3.1.2 WDM 系统的基本组成 69

3.1.4 光波分复用器和解复用器 70

3.2 WDM 光纤通信系统 82

3.2.1 点到点通信 82

3.2.2 WDM 广播选择网 83

3.2.3 WDM 多路接入 LAN 84

3.3 WDM 光纤通信系统的解复用与串音 86

3.3.1 WDM 解复用器参数和解复能力 86

3.3.2 WDM 系统中的串音 87

3.4 WDM 系统的非线性影响 89

3.4.1 SRS 对 WDM 系统的影响 89

3.4.2 SBS 对 WDM 系统的影响 89

3.4.3 XPM 对 WDM 系统的影响 90

3.5 SCM——副载波技术 91

3.4.4 FWM 对 WDM 系统的影响 91

3.5.1 SCM 光纤通信系统 92

3.5.2 WDM 在 SCM 光纤系统中的应用 95

4 光放大器 97

4.1 光放大器的一般问题 97

4.1.1 光放大器的机理 97

4.1.2 放大器增益频谱与带宽 98

4.1.3 放大器的增益饱和 98

4.1.4 光放大器噪声特性 99

4.1.5 光放大器的应用 101

4.2.1 SLA 的工作原理 102

4.2 SLA——半导体激光放大器 102

4.2.2 SLA 的放大特性 103

4.3 FRA——光纤喇曼放大器 105

4.3.1 光纤喇曼放大器的工作机理 105

4.3.2 光纤喇曼放大器的特性分析 106

4.3.3 光纤喇曼放大器的应用 107

4.4 FBA——光纤布里渊放大器 108

4.4.1 光纤布里渊放大器的工作机理 108

4.4.2 光纤布里渊放大器的特性分析 109

5.1 光孤子特性分析 110

5 光孤子通信 110

4.4.3 光纤布里渊放大器的应用 110

4.5 EDFA——掺铒光纤放大器 111

4.5.2 掺铒光纤放大器的小信号分析 111

4.5.1 EDFA 的工作机理 111

4.5.3 掺铒光纤放大器的放大特性分析 115

4.5.4 掺铒光纤放大器的应用 117

5.1.1 光孤子基本方程 119

5.1.2 方程的解 120

5.2 光纤损耗与能量补偿 122

5.2.1 损耗对光孤子的影响 122

5.2.2 光纤损耗的补偿 123

5.2.3 光孤子损耗补偿实验 124

5.3 系统设计考虑 125

5.3.1 光孤子交互作用问题 125

5.3.2 线性调频(啁啾)问题 127

5.3.3 光孤子系统的放大器间距问题 128

5.3.4 ASE 对系统性能的影响 130

5.3.5 光孤子高阶效应 130

5.4 光孤子通信系统 132

5.4.1 系统的构成及工作原理 132

5.4.2 光孤子源 132

5.4.3 光孤子的测量方法及原理 134

5.4.4 编码与调制 135

5.4.5 光孤子通信实验进展 135

6 相干通信 138

6.1 相干通信原理 138

6.1.1 零差检测原理 139

6.1.2 外差检测原理 139

6.1.3 信噪比分析 140

6.2 数字调制方式 141

6.2.1 ASK 调制方式 141

6.2.2 PSK 调制方式 142

6.2.3 FSK 调制方式 143

6.3 相干通信解调方式 143

6.3.1 相干通信外差解调方式 144

6.3.2 相干通信零差解调方式 145

6.4 系统性能分析 148

6.4.1 同步接收机性能分析 148

6.4.2 异步接收机性能分析 150

6.5 影响灵敏度提高的机理与对策 151

6.5.1 相位噪声的影响与对策 151

6.5.2 强度噪声的影响与对策 152

6.5.3 偏振失配的影响与对策 153

6.5.4 光纤色散的影响 154

6.6 相干通信实验系统概述 155

6.6.1 异步外差实验系统 155

6.6.2 同步外差实验系统 155

6.6.3 零差检测实验系统 156

7 SDH——光同步传输网 157

7.1 SDH 产生的背景 157

7.2 PDH 传输体制概述 158

7.2.1 PDH 的帧结构 158

7.2.2 PDH 的信号速率系列 158

7.2.3 PDH 的复用技术 160

7.2.4 PDH 的码速调整 161

7.2.5 PDH 的缺点 162

7.3 SDH 光传输网概述 162

7.3.1 SDH 基本概念 162

7.3.2 SDH 网络节点接口 163

7.3.3 SDH 的标准速率 164

7.3.4 ITU-T 有关 SDH 的国际标准 164

7.3.5 SDH 的优点 164

7.4 SDH 的帧结构 166

7.4.1 SDH 的 STM-N 帧结构及开销 166

7.4.2 SDH 复用方法 167

7.4.3 FDH 信号到 STM-1的映射方法 168

7.5 SDH 的复用设备 170

7.5.1 终端设备(TM) 170

7.5.2 分插复用设备(ADM) 173

7.5.3 数字交叉连接设备(DXC) 174

7.6 SDH 网的同步和生存性 177

7.6.1 SDH 网的同步 177

7.6.2 SDH 的生存性 179

8.1.2 干涉型光纤传感器 183

8.1.1 光纤传感器 183

8.1 光纤干涉测量原理 183

8 光纤干涉测量 183

8.2 光纤干涉测量的理论基础 184

8.2.1 光的经典本质是光频电磁波 185

8.2.2 光的量子本质是光子流 186

8.2.3 光的干涉 188

8.2.4 相干光 191

8.2.5 光的非单色性对干涉条纹的影响 193

8.2.6 光源的大小对干涉条纹的影响 194

8.2.7 光程 196

8.2.8 薄膜干涉(一)——等厚条纹 196

8.2.9 薄膜干涉(二)——等倾干涉 198

8.2.10 光学信息处理 200

8.2.11 光的衍射和傅里叶光学 204

8.3 干涉型光纤传感器原理 208

8.4 相位调制传感技术 209

8.4.1 一般调制原理及方式 209

8.5.2 外差检测(Heterodyne) 210

8.4.2 光纤相位调制机理 211

8.5 相位解调技术 217

8.5.1 主动零差检测(Active Homodyne) 217

8.6.1 相位压缩原理 220

8.6 相位压缩原理及微分干涉仪 220

8.6.2 微分干涉仪 222

8.7 光纤干涉测量的应用 223

8.7.1 微差温度检测 223

8.7.2 光纤加速度计 224

8.7.3 光纤电流计 226

8.7.4 光纤陀螺仪 227

8.7.5 光纤水听器 229

8.7.6 光纤干涉仪用作声探测器 236

8.7.7 光纤振动传感器 240

参考文献 244