光纤通信原理与技术PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　光通信发展史 1

1.1.1　现代通信的发展 1

1.1.2　光通信的发展 2

1.1.3　光纤通信的优点 4

1.2　国内外光纤通信技术发展概况 5

1.3　光纤通信系统的基本构成 7

思考题与习题 8

参考文献 8

第2章　光纤的传输特性 9

2.1　介质平板波导中的波 9

2.1.1　折射定律 9

2.1.2　介质平板波导的结构 10

2.1.3　介质平板波导的射线理论 11

2.2　阶跃折射率光纤 14

2.2.1　阶跃折射率光纤中射线的概念 14

2.2.2　阶跃折射率光纤的标量解法 17

2.2.3　标量模与矢量模之间的关系 25

2.2.4　β-V曲线 27

思考题与习题 29

参考文献 30

第3章　影响光纤传输特性的一些物理因素 31

3.1　光纤的损耗 31

3.1.1　光纤损耗的定量描述 31

3.1.2　损耗的来源 32

3.1.3　光纤的瑞利反向散射研究 37

3.2　光纤的色散及降低色散的措施 42

3.2.1　光纤的色散 42

3.2.2　色散位移光纤（DSF）和非零色散位移光纤（NZ-DSF） 51

3.3　单模光纤中的偏振（极化）及保偏光纤和单偏振光纤 52

3.3.1　单模光纤中的偏振 52

3.3.2　PMD 53

3.3.3　偏振稳定性及其对系统性能的影响 55

3.3.4　保偏光纤和单偏振光纤 57

3.4　光纤的非线性 58

3.4.1　非线性极化理论 58

3.4.2　光纤中的参量非线性：SPM、XPM和FWM 60

3.4.3　光纤中的非参量非线性：SRS与SBS 63

3.5　降低色散的措施和色散补偿 68

3.5.1　降低色散影响的措施 68

3.5.2　色散补偿和色散管理 69

思考题与习题 73

参考文献 74

第4章　光纤通信系统和网络中的光无源器件 75

4.1　网络的散射矩阵表示法 75

4.2　三端口器件 78

4.2.1　三端口网络的一般特性 78

4.2.2　Y波导 78

4.2.3　环形器 80

4.3　定向耦合器 81

4.3.1　光纤耦合器的散射矩阵 82

4.3.2　光纤耦合器的耦合模理论 84

4.3.3　光纤耦合器的应用 86

4.4　光纤布拉格光栅 87

4.4.1　光纤布拉格光栅的光学特性 88

4.4.2　光纤光栅的耦合模理论 90

4.4.3　光纤光栅的应用 91

4.5　法布里-珀罗（F-P）干涉仪 96

4.5.1　F-P干涉仪的工作原理 96

4.5.2　F-P干涉仪的主要性能参量 99

4.5.3　F-P干涉仪的应用 100

4.6　多层介质膜滤波器 101

4.6.1　概述 101

4.6.2　多层介质膜滤波器的工作原理 101

4.6.3　多层介质薄膜滤波器的应用 105

4.7　马赫-曾德干涉仪（MZI） 105

4.8　阵列波导光栅 107

4.8.1　AWG的结构和原理 107

4.8.2　AWG的传输特性 110

4.8.3　AWG在光纤通信技术中的应用 110

4.9　光开关 112

4.9.1　光开关的主要技术参量 112

4.9.2　几种光开关介绍 112

4.10　光子晶体及其器件 118

4.10.1　光子晶体的基本概念 118

4.10.2　光子晶体的能带理论 119

4.10.3　光子晶体缺陷态 119

4.10.4　光子晶体光纤 120

4.10.5　光子晶体滤波器 121

思考题与习题 124

参考文献 125

第5章　光纤通信技术中的光有源器件 126

5.1　光纤通信的光源 126

5.1.1　概述 126

5.1.2　半导体光源的物理基础 127

5.1.3　发光二极管（LED） 137

5.1.4　半导体激光器 140

5.1.5　掺饵光纤激光器 159

5.1.6　激光器／光发射机的主要技术指标 159

5.1.7　激光器的发展现状 164

5.2　光检测器件 172

5.2.1　PIN光检测器 172

5.2.2　APD 175

5.2.3　光检测器的输出噪声 177

5.2.4　光检测器的响应时间 178

5.3　光放大器件 179

思考题与习题 179

参考文献 180

第6章　光纤通信技术中使用的光放大器 181

6.1　半导体光放大器 181

6.1.1　概述 181

6.1.2　SOA的特性 182

6.1.3　SOA在光纤通信系统和网络中的应用 185

6.2　掺铒光纤放大器 188

6.2.1　基本原理和结构 188

6.2.2　EDFA性能分析 192

6.2.3　EDFA应用 200

6.3　拉曼光纤放大器 205

6.3.1　概述 205

6.3.2　基本原理、结构及种类 206

6.3.3　性能分析 208

6.3.4　FRA的应用 214

思考题与习题 216

参考文献 216

第7章　光纤传输系统 217

7.1　IM/DD光纤传输系统 217

7.1.1　IM/DD光纤传输系统概述 217

7.1.2　光发射机 218

7.1.3　光接收机 231

7.2　几种新型的光纤通信系统技术 243

7.2.1　各种光复用技术 243

7.2.2　相干光纤通信技术 256

7.2.3　光孤子通信技术 265

7.3　光纤通信系统技术的一些新进展 272

7.3.1　前言 272

7.3.2　波分复用光传输系统的发展综述 273

7.3.3　高速率波分复用光传输系统的关键技术 277

思考题与习题 295

参考文献 297

第8章　光纤网络介绍 299

8.1　光纤网络的发展概况 300

8.2　光纤网络的基本结构 301

8.2.1　光纤网络的物理拓扑结构 301

8.2.2　OXC节点 303

8.2.3　OADM节点 308

8.2.4　光节点的串扰问题 309

8.2.5　光节点的信道均衡问题 310

8.3　WDM光网络中的路由和波长分配问题 311

8.4　全光波长变换 313

8.4.1 利用SOA的交叉增益调制（XGM）效应的全光波长变换 313

8.4.2　利用SOA的交叉相位调制（XPM）效应的全光波长变换 315

8.4.3　利用SOA的四波混频（FWM）效应的全光波长变换 315

8.4.4　波长变换问题小结 316

8.5　光纤网络的监测、控制和管理 316

8.5.1　光纤网络的管理功能 316

8.5.2　光纤网络的生存性 319

8.6　新型光交换技术 322

8.6.1　快速光电路交换（DOCS） 322

8.6.2　光突发交换（OBS） 324

8.6.3　光分组交换（OPS） 327

8.6.4　其他交换技术 329

思考题与习题 329

参考文献 329