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第1章　概述 1

1.1　光纤通信系统及其关键技术 2

1.1.1　光纤通信的概念及当前光纤通信基本系统 2

1.1.2　光纤通信关键技术 4

1.2　光纤通信技术优缺点 7

1.3　光纤通信的发展历程 9

1.3.1　光通信技术的逐年进步 9

1.3.2　光纤通信的发展现状及展望 11

小结 15

习题 15

第2章　光纤传输理论 17

2.1　光纤的基本概念 19

2.1.1　光纤的结构 19

2.1.2　光纤的分类 19

2.1.3　光纤中的光传输 21

2.2　基本波导方程 23

2.2.1　波动方程 24

2.2.2　亥姆霍兹方程 24

2.2.3　基本波导方程概述 25

2.3　阶跃折射率光纤的模式理论 26

2.3.1　圆柱坐标系中的波导方程 26

2.3.2　纤芯中的场分布 27

2.3.3　包层中的场分布 29

2.3.4　截止频率的计算式 30

2.3.5　能够在光纤中存在的导模及其特征方程 31

2.3.6　各模式的截止频率及光纤的单模条件 32

2.3.7　LP模 35

2.4　单模光纤 38

2.4.1　单模光纤如何工作 38

2.4.2　衰减 40

2.4.3　色散和带宽 41

2.5　渐变折射率光纤的近似分析 43

2.6　光纤的非线性效应 47

2.6.1　非线性效应的产生 47

2.6.2　受激散射 49

2.6.3　非线性效应的重要性 55

小结 59

习题 59

第3章　光源与光发送机 61

3.1　光与物质相互作用的基础 62

3.1.1　光的波动理论与光子学说 62

3.1.2　固体的能带 64

3.2　激光器工作原理 66

3.2.1　光与物质相互作用的三个过程 66

3.2.2　介质中的光增益 68

3.2.3　光在介质中的吸收和放大 69

3.2.4　光学谐振腔 71

3.2.5　光谱线形状和宽度 72

3.2.6　阈值条件 73

3.2.7　激光器的振荡模式 75

3.3　半导体物理基础及半导体激光器 76

3.3.1　半导体的导电机构与能带图 77

3.3.2　半导体产生光增益的条件 78

3.3.3　P-N结 80

3.3.4　半导体激光器 83

3.4　通信中常用光源及其工作特性 88

3.4.1　发光二极管 89

3.4.2　半导体激光器的工作特性 90

3.5　光源的调制 91

3.5.1　光源的两种调制方式 91

3.5.2　光源的直接调制 91

3.5.3　LD数字调制过程的瞬态分析 93

3.5.4　电光效应 94

3.5.5　电光调制 98

3.5.6　声光调制 101

3.5.7　磁光调制 102

3.6　光发射机 103

3.6.1　光发射机的功能 103

3.6.2　光发射机基本框图 103

3.6.3　光发送电路基本组成和主要性能指标 105

小结 115

习题 115

第4章　光检测器与光接收机 116

4.1　光检测器 117

4.1.1　光电二极管的工作原理和响应波长 117

4.1.2　PIN光电二极管 119

4.1.3　雪崩光电二极管 120

4.1.4　光检测器的主要参数 121

4.2　光接收机的组成和主要性能指标 122

4.2.1　光接收机的组成及各部分功能 122

4.2.2　光接收机的主要性能指标 126

4.3　光接收机的噪声 127

4.3.1　光接收机噪声的来源 127

4.3.2　光检测器的噪声 128

4.3.3　热噪声 129

4.4　误码率和灵敏度的计算 130

4.4.1　误码率的计算 130

4.4.2　灵敏度的计算 132

4.5　光纤通信中的线路码型 133

4.5.1　码型转换的原因 133

4.5.2　码型应满足的主要要求 134

4.5.3　光纤通信中的常用码型 135

小结 139

习题 139

第5章　光纤通信系统与通信网 141

5.1　无源光器件和WDM技术 143

5.1.1　无源光器件 143

5.1.2　WDM光纤传输系统 150

5.2　光放大器 153

5.2.1　半导体光放大器 153

5.2.2　掺铒光纤放大器 154

5.3　数字光纤通信系统 157

5.3.1　数字光纤通信系统的组成 157

5.3.2　数字光纤通信系统性能及其测试 159

5.4　光同步数字传输网 164

5.4.1　SDH的帧结构 164

5.4.2　SDH的复用映射结构 165

5.4.3　SDH传送网的网络结构 166

5.5　光纤通信系统的总体设计 169

5.5.1　系统的总体考虑 169

5.5.2　功率预算和色散预算 172

5.5.3　功率代价因素 174

5.5.4　SDH自愈环网原理 175

5.5.5　SDH网络传输性能 178

小结 181

习题 181

第6章　光缆的接续与测试 183

6.1　光缆的结构和种类 184

6.1.1　光缆的结构 184

6.1.2　光缆的种类 185

6.1.3　光缆的型号和规格 188

6.2　光纤的接续 191

6.2.1　光纤接续的方式及要求 191

6.2.2　造成光纤接续损耗的主要因素 192

6.3　光纤熔接机 194

6.3.1　光纤熔接机的种类 194

6.3.2　光纤熔接机的组成 194

6.4　光纤的熔接实例 196

6.4.1　单芯光纤的熔接实例 196

6.4.2　多芯带状光纤的熔接实例 199

6.5　光缆的接续 201

6.5.1　光缆接续的基本要求 201

6.5.2　光缆接续的方法与步骤 202

6.6　光缆成端 203

6.6.1　无人中间站的光缆成端 203

6.6.2　局内光缆的成端 204

6.7　光缆的测试 205

6.7.1　测试标准及层次 205

6.7.2　常用测试仪表 206

6.7.3　损耗测量 208

6.7.4　色散测量 212

小结 216

习题 216

参考文献 218