光器件及其应用PDF电子书下载

第1章 光网络 1

1.1 通信技术演进 1

1.1.1 原始光通信 1

1.1.2 电子通信 1

1.1.3 光纤通信 3

1.2 波分复用系统 4

1.2.1 系统组成 4

1.2.2 性能要求 6

1.2.3 技术进步 13

1.3 光网络 17

1.3.1 特点 17

1.3.2 光器件作用 18

1.3.3 网络结构 25

1.3.4 光网络可重构 30

1.3.5 光网络保护 30

1.3.6 全光网络 31

1.4 光网络发展 32

1.4.1 业务 32

1.4.2 光器件 32

1.4.3 传输技术 33

1.4.4 组网 35

1.4.5 应用 35

参考文献 36

第2章 光波导理论 38

2.1 光纤结构 38

2.2 光纤波导理论分析 39

2.2.1 研究方法 39

2.2.2 射线光学理论 40

2.2.3 波动光学理论 45

2.2.4 单模光纤 51

参考文献 55

第3章 光纤 56

3.1 光纤特点 56

3.2 光纤分类 58

3.3 通信用多模光纤 59

3.3.1 结构 59

3.3.2 分类 60

3.4 通信用单模光纤 63

3.4.1 结构 63

3.4.2 分类 64

3.5 塑料光纤 76

3.5.1 材料 76

3.5.2 性能 77

3.6 光器件用光纤 80

3.6.1 色散补偿光纤 80

3.6.2 掺杂稀土元素光纤 83

参考文献 85

第4章 光纤的传输性能 86

4.1 衰减 86

4.1.1 作用 86

4.1.2 定义 86

4.1.3 衰减谱 87

4.1.4 衰减机理 88

4.2 色散 90

4.2.1 作用 90

4.2.2 分类 91

4.2.3 色散系数 92

4.2.4 色散斜率 94

4.2.5 色散补偿 95

4.3 偏振模色散 96

4.3.1 作用 96

4.3.2 偏振模色散系数 97

4.4 非线性效应 99

4.4.1 作用 99

4.4.2 受激散射 100

4.4.3 非线性相位调制 102

4.4.4 四波混频 105

参考文献 106

第5章 半导体物理基础 108

5.1 材料类型 108

5.1.1 作用 108

5.1.2 半导体材料 108

5.1.3 非半导体晶体材料 109

5.1.4 其他材料 110

5.2 材料特性 111

5.2.1 折射率 111

5.2.2 工作波长 112

5.2.3 非线性效应 112

5.2.4 偏振效应 113

5.3 半导体物理基础 113

5.3.1 作用 113

5.3.2 能级跃迁 113

5.3.3 辐射 114

5.3.4 粒子数反转 115

5.3.5 能带理论 116

5.3.6 掺杂作用 118

5.3.7 PN结 119

参考文献 121

第6章 光源 122

6.1 光源作用 122

6.1.1 分类 122

6.1.2 基本要求 122

6.2 发光二极管 124

6.2.1 所用材料 124

6.2.2 双异质结 125

6.2.3 结构类型 126

6.2.4 工作原理 131

6.2.5 工作特性 133

6.2.6 选用依据 138

6.3 半导体激光器 138

6.3.1 所用材料 138

6.3.2 基本结构 140

6.3.3 工作原理 144

6.3.4 分类方法 145

6.3.5 法布里-珀罗激光器 146

6.3.6 布拉格光栅激光器 148

6.3.7 垂直腔表面发射激光器 152

6.3.8 多量子阱激光器 154

6.4 可调制激光器 157

6.4.1 调谐作用 157

6.4.2 调谐原理 158

6.4.3 调谐技术 158

6.4.4 可调谐半导体激光器 159

6.4.5 可调谐光纤激光器 162

6.5 超高速激光器 165

6.5.1 作用 165

6.5.2 应变量子阱激光器 165

6.5.3 量子点激光器 167

6.5.4 锁模激光器 170

6.6 激光器工作特性 171

6.6.1 工作波长 171

6.6.2 光谱特性 171

6.6.3 光强分布 172

6.6.4 输出光功率 172

6.6.5 温度特性 173

6.7 激光器比较 174

6.7.1 意义 174

6.7.2 特点 174

6.8 光源的选用 175

参考文献 176

第7章 光调制器 178

7.1 调制作用 178

7.2 调制方法 178

7.2.1 直接调制 178

7.2.2 间接调制 179

7.3 光调制器 180

7.3.1 电光调制器 180

7.3.2 电吸收调制器 181

参考文献 183

第8章 光放大器 184

8.1 作用 184

8.2 分类 185

8.3 工作波段 186

8.4 基本概念 188

8.4.1 功率放大 188

8.4.2 增益饱和 188

8.4.3 放大器噪声 189

8.5 光放大器类型 190

8.5.1 掺铒光纤放大器 190

8.5.2 拉曼光纤放大器 202

8.5.3 布里渊光纤放大器 206

8.5.4 半导体激光放大器 207

8.5.5 高功率光纤放大器 211

8.5.6 宽带光纤放大器 213

8.6 光纤放大器的性能比较 217

参考文献 220

第9章 光电检测器 221

9.1 基本概念 221

9.1.1 光接收机的作用 221

9.1.2 基本概念 221

9.2 光电检测器 223

9.3 PIN光电二极管 224

9.4 雪崩光电二极管 227

9.5 光电检测器的工作特性 229

9.5.1 响应度 229

9.5.2 暗电流 230

9.5.3 带宽 231

9.5.4 线性响应度 231

9.5.5 编码和调制 232

9.5.6 信号质量 233

参考文献 234

第10章 波分复用器 235

10.1 作用 235

10.2 分类 235

10.3 光纤熔融拉锥波分复用器 236

10.3.1 工作原理 236

10.3.2 性能指标 238

10.4 反射光栅型波分复用器 238

10.4.1 工作原理 238

10.4.2 性能指标 239

10.5 多层介质膜型波分复用器 240

10.5.1 工作原理 240

10.5.2 性能指标 241

10.6 阵列波导光栅型波分复用器 242

10.6.1 工作原理 242

10.6.2 性能指标 243

10.7 偏振波分复用器 245

10.7.1 作用 245

10.7.2 工作原理 245

10.8 高信道数的波分复用器 246

10.8.1 作用 246

10.8.2 工作原理 247

参考文献 248

第11章 光波长变换器 250

11.1 作用 250

11.2 工作原理 250

11.3 半导体光放大器波长变换器 251

11.4 光纤非线性波长变换器 252

11.5 光纤光栅外腔波长变换器 253

参考文献 253

第12章 光分插复用器 255

12.1 作用 255

12.2 工作原理 256

参考文献 259

第13章 光交叉连接器 260

13.1 光交叉连接器的作用 260

13.2 光交叉连接器的工作原理 261

13.2.1 工作原理 261

13.2.2 结构类型 262

参考文献 266

第14章 光开关 267

14.1 光开关的作用 267

14.2 光开关分类 270

14.3 机械光开关 270

14.4 非机械光开关 272

14.4.1 光波导光开关 272

14.4.2 全光开关 275

14.4.3 其他光开关 276

14.5 光开关应用实例 278

参考文献 279

第15章 光网络 281

15.1 光网络发展 281

15.2 光网络概念 282

15.3 光网络组网器件 285

15.3.1 光节点 285

15.3.2 组网器件 286

15.4 波分复用光网络 288

15.4.1 波长广播和选择 288

15.4.2 波长路由 289

15.5 电信光网络结构 290

15.5.1 分层意义 290

15.5.2 长途干线光网络 291

15.5.3 城域光网络 292

15.5.4 接入光网络 293

参考文献 294

第16章 光器件应用实例 296

16.1 长途干线光网络 296

16.1.1 网络特点 296

16.1.2 关键技术 298

16.1.3 实例分析 302

16.2 城域光网络 307

16.2.1 网络特点 307

16.2.2 关键技术 308

16.2.3 实例分析 310

16.3 接入光网络 317

16.3.1 网络特点 317

16.3.2 关键技术 319

16.3.3 实例分析 323

16.4 动态可重构光网络 330

16.4.1 网络特点 330

16.4.2 关键技术 331

16.4.3 实例分析 332

16.5 光网络保护与恢复 336

16.5.1 意义 336

16.5.2 关键技术 336

16.5.3 保护类型 336

16.5.4 恢复类型 338

参考文献 343

第17章 光器件的研究方向 344

17.1 研究意义 344

17.1.1 未来的网络 344

17.1.2 超大容量方案 344

17.2 超高速传输试验 345

17.3 光器件研究方向 347

17.3.1 意义 347

17.3.2 器件研究内容 347

17.3.3 新器件与新技术 349

参考文献 350