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第一章 综述 1

第一节 概论 1

一、光纤通信 1

二、宽带综合数字信息网（ISDN） 1

三、移动通信 2

第二节 光纤和光电器件的发展历史 3

一、光纤 3

二、光电器件 4

第三节 光纤通信系统的开发与应用 5

一、四代光纤通信系统的开发应用 5

二、海底光纤光缆系统 8

三、光纤用户网系统（ISDN） 9

四、光纤系统的应用 11

第四节 世界光纤通信市场的状况 12

第五节 光纤通信的发展方向 13

一、光纤市场期待着“FTTH”和“FDDI”的实现 13

二、不断改善光纤性能 14

三、光纤通信系统的传输容量不断扩大 15

四、发展相干光通信系统 16

五、发展波分复用技术 16

第六节 光纤通信的发展加速了信息时代的到来 17

第二章 光纤光缆 18

第一节 光波在光纤中传播的理论 18

一、光波在光纤中的射线传播 18

二、光波在光纤中的模式传播 27

第二节 光纤的种类和特性 36

一、光纤的分类 36

二、光纤的特性 39

第三节 光纤的测量 52

一、光纤制造特性参数的测量 52

二、光纤传输特性参数的测量 90

第四节 光纤光缆制作技术 105

一、材料制备与提纯 105

二、预制棒的工艺制备 106

三、拉丝与涂覆 109

四、套塑与成缆 110

第五节 光纤连接与光缆敷设技术 112

一、光缆连接技术 112

二、光缆外包皮连接 118

三、光缆敷设技术 119

第六节 光缆维护技术 124

一、维护技术内容 124

二、维护注意事项 125

三、维护设备与方法 127

第三章 光源 130

第一节 光源概述 130

一、概述 130

二、激光器的优越性 133

三、产生激光的物理原理 137

四、激光管的结构与特性 144

五、发光管的结构特性 150

六、光源的幅图形 156

七、光源与光纤的耦合 159

第二节 半导体发光管（LED） 164

一、半导体发光管的功率和调制带宽 164

二、发光管的特性 176

三、双波长发光二极管 183

四、MBE和VPE制作的发光管 185

五、LED用于多模光纤系统的设计考虑 185

六、系统实验和现场实验 190

第三节 半导体激光器的高频调制 195

一、激光器的动力学速率方程及其应用范围 196

二、激光器的瞬态响应和小信号调制特性 204

三、注入型半导体激光器的频率响应极限 217

四、激光器高频寄生参量 239

五、超辐射和端面反射率的降低对调制响应的影响 249

六、其它调制方式和效应 253

第四节 C3激光器 262

一、C3激光器的制作 266

二、高比特率调制下的单频工作 272

三、不连续单频调谐 278

四、模拟频率调制 283

五、利用反馈回路实现光谱稳定 288

六、C3激光器的工作特性 290

七、1.55μm C3激光器的单频传输实验 294

八、多级多路光频移键控（FSK） 310

九、光开光和程序系统 311

十、利用光谱双稳态的频移键控 315

十一、具有电极吸收器的门控锁模激光器 317

十二、具有集成腔内调制器的Q开关C3激光器 321

十三、放大器——调制器与C3激光器的集成 324

十四、光逻辑运算 328

十五、自对准激光器——探测器组件 333

十六、C3激光器的理论分析 336

第五节 分布反馈动态单模激光器 352

一、动态单模（DSM）激光器的结构和理论 354

二、耦合结构 355

三、分布反射器的参数 358

四、激光阈值条件 363

五、动态单模工作条件 368

六、纵模选择性 372

七、DFB激光器的激光波长与温度的关系 374

八、动态波长移动 375

九、DSM激光器的制作和激光特性 377

十、结论 387

第六节 半导体激光器的光谱性质 391

一、吸收、发射和增益 392

二、模式强度谱 402

三、光谱涨落 415

第四章 光电探测器 432

第一节 概述 432

第二节 光电探测器的物理原理 433

一、光电探测器（PD） 433

二、雪崩管（APD） 436

第三节 光电探测器的材料结构特性 444

一、光电探测器的半导体材料 444

二、光电探测器的结构 445

三、器件特性 446

第四节 APD的制造 451

一、武藏野通研的InGaAsP／InP APD 451

二、日电的InGaAsP／InP APD 456

三、KDD的InGaAsP APD 461

第五节 光电探测器的工作特性参数和参数测量 467

一、工作特性参数 467

二、光电探测器工作特性参数的测量 475

三、APD和PIN光电探测器二极管的使用比较 479

第六节 光电探测器的电路模型 480

第七节 光电探测器的信噪比性能 483

第八节 光电探测器——放大器的信噪比 488

一、卷积分 488

二、PIN—放大器的信噪比 489

三、APD—放大器的信噪比 493

第九节 光无源器件 495

一、光纤连接器 495

二、光隔离器 497

三、光开关 497

四、光纤分路耦合器 499

五、光衰减器 500

六、光调制器 500

第五章 PCM数字通信光收发端机 502

第一节 PCM数字通信光发射机 502

一、光纤通信系统对光源的要求 503

二、光源直接强度调制 505

三、光端机的驱动电路 508

四、辅助电路 529

五、140Mb／s混合集成光发射机 532

六、140Mb／s混合集成激光器驱动模块 549

七、激光器自动功率控制模块 554

八、LD—ATC激光器的自动温度控制功能模块 561

第二节 PCM数字通信光接收机 565

一、光接收机的组成 566

二、光纤通信系统对光电探测器的要求 567

三、理想光接收机的灵敏度 569

四、APD光接敢机 596

五、光接收机的动态范围 603

六、140Mb／s混合集成光接收机 604

第三节 光中继器 612

第四节 光端机的测试 617

一、光发射机的指标测试 617

二、光接收机的指标测试 618

三、抖动容限测试 620

四、光端机告警动能测试 621

第六章 光纤传输系统 623

第一节 调制方式 623

第二节 光纤数字传输系统 633

一、中继距离的设计 633

二、接口与线路码型的考虑 651

三、模式噪声的考虑 660

四、光脉冲占空比 668

五、发射光功率 669

六、系统性能的考虑 672

七、经济性的考虑 677

第三节 光纤模拟系统 680

一、光纤模拟传输系统的考虑 680

二、光纤模拟系统的基本构成 685

三、单视频信号的光纤模拟系统 692

第四节 多端分布系统 704

第五节 集成光路系统 709

一、无源器件 711

二、有源器件 714

第六节 未来的光纤通信系统 717

一、波分复用系统 717

二、分波合波器 718

三、系统设计考虑 721

四、新型波分复用系统 724

第七节 超长波长光纤通信系统 726

一、超长距离通信的设想 726

二、超低损耗光纤材料 727

第八节 超外差光纤通信 729

一、超外差光纤通信的基本原理 730

二、几个关键技术问题 733

第九节 全光通信系统 738

第十节 光纤通信线路的监视与控制 739

一、监控方式与基本组成 740

二、监控系统的主要功能 743

三、监控信息的传输 747

附录 750