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第1章 光纤的传输理论 1

1.1 光纤的基本性质 1

1.1.1 光纤的结构、分类和光的传输 1

1.1.2 光纤的传输性质 7

1.2 介质平板波导 12

1.2.1 基本波导方程式 12

1.2.2 对称介质平板波导的传输模式 14

1.2.3 介质板波导中的多模群时延 22

1.3 阶跃折射率光纤的模式理论 23

1.3.1 圆柱坐标系中的波导方程式 24

1.3.2 阶跃折射率光纤中波动方程的解 26

1.3.3 近似解——LP模 33

1.4 渐变折射率光纤的近似分析 39

1.4.1 渐变折射率光纤的近似解 40

1.4.2 渐变折射率光纤特性的WKBJ法分析 45

1.5 单模光纤 50

1.5.1 单模光纤的基本分析 51

1.5.2 单模光纤的结构 52

1.5.3 单模光纤的频率色散 53

1.5.4 单模光纤的极化 56

1.5.5 单模光纤的发展与演变 59

小结 61

习题 62

第2章 光源和光调制 64

2.1 激光原理的基础知识 64

2.1.1 原子能级的跃迁 64

2.1.2 半导体中载流子的统计分布 68

2.1.3 PN结的能带 71

2.2 半导体激光器和发光二极管 74

2.2.1 半导体激光器 74

2.2.2 F-P腔半导体激光器的结构与分类 76

2.2.3 量子阱半导体激光器 80

2.2.4 分布反馈激光器 81

2.2.5 发光二极管 86

2.3 半导体激光器的模式性质 88

2.3.1 厄密-高斯模式的解 89

2.3.2 激光器的纵模 91

2.3.3 激光器的横模 97

2.4 半导体激光器的瞬态性质 97

2.4.1 瞬态过程 99

2.4.2 速度方程组及其解 100

2.4.3 自脉动现象 107

2.5 半导体激光器的直接调制和光发射机 109

2.5.1 光源的调制方式 110

2.5.2 光源的直接调制原理 110

2.5.3 激光发射机 112

2.6 光源的间接调制 118

2.6.1 电光调制 119

2.6.2 声光调制 128

2.6.3 磁光调制 130

2.6.4 波导调制器和电吸收调制器 131

小结 132

习题 134

第3章 光接收机 137

3.1 光电检测器 138

3.1.1 光电二极管 138

3.1.2 雪崩光电二极管 143

3.2 放大器及其电路的噪声 149

3.2.1 噪声分析的一般方法 150

3.2.2 放大器输入端的噪声源 152

3.2.3 场效应管和双极晶体管的噪声源 155

3.2.4 前置放大器的设计 158

3.3 光电检测过程的统计性质及灵敏度的精确计算 161

3.3.1 灵敏度计算的一般方法 161

3.3.2 雪崩光电检测过程的统计分布 162

3.3.3 接收机灵敏度的精确计算方法 163

3.4 灵敏度计算的高斯近似法 167

3.4.1 光电检测器散粒噪声的计算 167

3.4.2 高斯近似计算公式及其推导过程 169

3.4.3 接收机灵敏度与z，B，a，EXT等因素的关系 176

3.4.4 高斯近似计算的误差估计 182

3.4.5 激光器和光纤系统的噪声 184

3.5 光接收机的均衡网络、自动增益控制电路和再生电路 191

3.5.1 码间干扰问题与均衡滤波电路 191

3.5.2 接收机的动态范围和自动增益控制电路 194

3.5.3 再生电路 199

小结 204

习题 206

第4章 光纤通信系统 209

4.1 数字光纤通信系统 209

4.1.1 数字光纤通信系统的组成 209

4.1.2 系统性能及其测试 219

4.2 光同步数字传输网 226

4.2.1 SDH的帧结构 227

4.2.2 SDH的复用映射结构 229

4.2.3 SDH传送网的网络结构 231

4.3 光纤通信系统的总体设计 238

4.3.1 系统的总体考虑 238

4.3.2 设计方法 241

4.3.3 功率预算和色散预算 242

4.4 光放大器 245

4.4.1 光放大器的发展概况与基本类型 246

4.4.2 EDFA的工作原理和基本性能 248

4.4.3 光纤喇曼放大器 255

4.5 波分复用系统 261

4.5.1 WDM光纤通信系统的构成和概况 262

4.5.2 复用、解复用器件 264

4.5.3 WDM系统的设计 275

4.5.4 相干光通信 277

4.6 模拟光纤通信系统 281

4.6.1 SCM光波系统的基本组成和调制方式 281

4.6.2 SCM光波系统的非线性失真 282

4.6.3 SCM光纤通信系统中非线性失真的补偿 292

小结 294

习题 295

第5章 WDM光网络 297

5.1 光交换技术 297

5.1.1 空分光交换 297

5.1.2 时分光交换 302

5.1.3 波分光交换 303

5.1.4 复合光交换 307

5.2 光网络的发展概况和网络类型 308

5.2.1 分组光交换网络 309

5.2.2 WDM光网络 310

5.2.3 光标记交换 311

5.2.4 光突发交换技术 314

5.3 全光通信网 317

5.3.1 光传送网的体系结构 317

5.3.2 光交叉连接节点结构 321

5.3.3 光分插复用器和WDM环形自愈网 329

5.3.4 格形网和路由波长优化算法 333

5.3.5 WDM全光网中的同频串扰 336

5.4 自动交换光网络 339

5.4.1 ASON网络体系结构 339

5.4.2 ASON网络控制平面结构 341

5.4.3 ASON中的路由问题 345

5.4.4 ASON在城域网络的应用 347

5.5 接入光网络 353

5.5.1 混合光纤同轴型接入网 354

5.5.2 无源光网络 357

5.5.3 有源光网络 362

5.6 光时分复用技术 363

小结 365

习题 366

第6章 WDM长距离光纤传输的支撑技术 368

6.1 WDM长距离光纤传输系统及其支撑技术概述 368

6.1.1 大容量、长距离光纤传输系统概况 368

6.1.2 大容量、长距离光纤传输系统的主要支撑技术 369

6.2 非线性光学效应及其对光纤通信的影响 372

6.2.1 非线性光学效应 372

6.2.2 受激散射及其对光纤通信的影响 375

6.2.3 非线性折射率调制引起的非线性光学效应 378

6.2.4 非线性光学效应的抑制 380

6.2.5 光孤子通信 381

6.3 色散补偿技术 383

6.3.1 单模光纤中的色散 383

6.3.2 半导体激光器的调制特性 384

6.3.3 色散补偿方案 384

6.4 新型调制格式 391

6.4.1 新型调制格式的类型 392

6.4.2 载波抑制RZ调制格式 392

6.4.3 DPSK调制格式 394

小结 396

习题 397

附录 398

附录1 贝塞尔方程及其性质 398

附录2 两平行介质波导中简并模的耦合 403

参考文献 405