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第1章 概述 1

1.1 光纤通信的发展概况 1

目录 1

1.2 光纤通信的优点和应用 3

1.2.1 光纤通信的优点 3

1.2.2 光纤通信的应用 4

1.3 光纤传输系统的基本组成 5

1.3.1 光纤通信系统原理框图 5

1.3.2 光纤通信系统的构成 5

1.4 习题 7

2.1 光纤、光缆的结构和类型 8

2.1.1 光纤结构 8

第2章 光纤传输理论及传输特性 8

2.1.2 光纤型号 9

2.1.3 光缆结构 10

2.2 基本波导方程 12

2.2.1 麦克斯韦方程组和波动方程 12

2.2.2 亥姆霍兹（Helmholtz）方程和波参数 14

2.2.3 基本波导方程 14

2.2.4 柱面坐标中的波动方程 16

2.3 阶跃折射率光纤模式分析 18

2.3.1 矢量分析法 18

2.3.2 弱导光纤和线性极化模 27

2.4 单模传输 32

2.4.2 模场直径 33

2.4.1 截止波长 33

2.5.1 射线方程 35

2.5 射线光学理论 35

2.5.2 光纤的传光原理 37

2.6 光纤传输特性 41

2.6.1 损耗特性 41

2.6.2 色散特性 43

2.6.3 光纤的带宽和冲激响应 47

2.6.4 单模光纤性能指标 49

2.7 习题 51

3.1 半导体激光器和发光二极管 53

3.1.1 半导体激光器 53

第3章 光源和光发送机 53

3.1.2 半导体发光二极管 67

3.2 光源调制 69

3.2.1 光源的调制方式 69

3.2.2 光源的直接调制原理 69

3.3 光发送机 70

3.3.1 光端机框图 70

3.3.2 光发送机 72

3.4 习题 85

第4章 光检测器和光接收机 87

4.1 半导体光检测器件 87

4.1.1 光电二极管的工作原理 87

4.1.2 PIN光电二极管 88

4.1.3 雪崩光电二极管（APD） 92

4.2 光接收机 95

4.2.1 光接收电路 96

4.2.2 输出电路 100

4.2.3 其他电路 100

4.3 光接收机噪声分析 102

4.3.1 光接收机的主要噪声 102

4.3.2 光检测器的噪声分析 103

4.3.3 光检测器－放大器信噪比 105

4.3.4 接收机噪声 108

4.4 光接收机的误码率 109

4.5.1 定义和表示方法 111

4.5.2 灵敏度计算 111

4.5 接收机灵敏度 111

4.5.3 影响灵敏度的因素 113

4.6 光中继机 114

4.7 习题 115

第5章 光路无源器件 117

5.1 光纤连接器 117

5.1.1 光纤连接损耗及影响因素 117

5.1.2 光纤连接器的结构 119

5.2 光纤耦合器 121

5.2.1 光纤耦合器的类型 121

5.2.2 光纤耦合器的结构和基本原理 122

5.2.3 光纤耦合器的主要特性 123

5.2.4 其他类型耦合器 123

5.3 光衰耗器 124

5.4 光隔离器与光环行器 125

5.5 光调制器和光开关 126

5.5.1 光调制器 126

5.5.2 光开关 128

5.6 习题 128

第6章 同步数字体系（SDH） 129

6.1 SDH基本概念 129

6.1.1 SDH的产生 129

6.1.2 SDH的基本概念和特点 130

6.2.2 同步数字体系的速率 132

6.2.3 帧结构 132

6.2.1 网络节点接口 132

6.2 SDH的速率等级和帧结构 132

6.3 SDH复用和映射过程 133

6.3.1 基本复用映射原理和复用单元 133

6.3.2 我国采用的复用结构 135

6.4 SDH网元设备 145

6.4.1 SDH设备的一般描述 145

6.4.2 SDH复用设备 146

6.5 SDH同步与定时 154

6.5.1 SDH网同步基本原理 154

6.5.2 SDH时钟的定时要求 155

6.5.3 SDH网同步 156

6.6 SDH网络管理 158

6.6.1 SDH网络管理功能 158

6.6.2 管理协议及标准接口 163

6.7 习题 164

第7章 光波分复用系统 165

7.1 光波分复用的基本概念 165

7.1.1 光波分复用的基本概念 165

7.1.2 WDM系统的基本形式 166

7.2 WDM系统的基本结构与工作原理 167

7.2.1 WDM系统的基本结构 167

7.2.2 WDM系统的分类方法 168

7.2.3 光波长区的分配 170

7.3 光波分复用系统的关键技术 171

7.3.1 WDM系统的几个技术问题 171

7.3.2 光源技术 173

7.3.3 波长可调谐滤光器技术 174

7.3.4 光波分复用／解复用器与光滤波器技术 175

7.3.5 光转发器（OTU）技术 177

7.3.6 光纤传输技术 179

7.3.7 WDM系统的监控技术 180

7.4 WDM系统的特点 181

7.5 光时分复用 182

7.6 习题 182

第8章 数字光纤通信系统性能 184

8.1 数字传输模型 184

8.1.1 假设参考连接（HRX） 184

8.1.2 假设参考数字链路（HRDL） 185

8.1.3 假设参考数字段（HRDS） 185

8.2.1 误码和误码率的概念 186

8.1.4 光缆数字通信系统框图 186

8.2 误码特性 186

8.2.2 误码发生形态和原因 187

8.2.3 误码特性的评定方法 187

8.2.4 误码性能的规范 188

8.3 抖动特性 191

8.3.1 抖动的概念 191

8.3.2 抖动的来源 191

8.3.3 抖动性能的规范 192

8.4 漂移特性 195

8.4.1 漂移的概念 195

8.4.2 漂移的产生 195

8.4.3 漂移性能的规范 195

8.5.1 延时的概念 196

8.5 延时特性 196

8.5.2 延时的产生 197

8.5.3 延时性能的规范 198

8.6 光纤通信系统的可用性 199

8.6.1 可靠性和可用性表示方法 199

8.6.2 光纤通信系统可用性计算 199

8.6.3 光纤通信系统可用性指标要求 201

8.7 光缆线路系统设计 201

8.7.1 衰减限制系统最大中继距离的计算 201

8.7.2 色散限制系统最大中继距离的计算 202

8.8 习题 203

9.1.1 基本概念 205

第9章 光纤通信网 205

9.1 SDH传送网 205

9.1.2 传送网的分层与分割 207

9.1.3 SDH传送网网络拓扑结构 210

9.2 SDH网络保护和恢复 213

9.2.1 SDH光纤传送网络故障及自愈 213

9.2.2 自动保护倒换（APS） 214

9.2.3 自愈环 215

9.2.4 分布式故障恢复 219

9.3 接入网 221

9.3.1 接入网的概念 221

9.3.2 接入网的主要接口与业务支持 225

9.3.4 光纤接入网的结构和基本功能 227

9.3.3 接入网的分类 227

9.3.5 光纤接入网的分类和实现 234

9.3.6 光纤同轴混合网HFC 239

9.4 WDM光网络 241

9.4.1 WDM光传送网结构分层 241

9.4.2 光分插复用器 242

9.4.3 光交叉连接器 243

9.4.4 波长通道和波长变换 244

9.4.5 WDM组网中的若干问题 245

9.5 习题 246

10.1 光纤放大器 247

10.1.1 EDFA的工作原理 247

第10章 光纤通信新技术 247

10.1.2 EDFA特性 248

10.1.3 EDFA基本结构 249

10.1.4 EDFA的应用 250

10.2 色散补偿技术 253

10.2.1 色散补偿光纤 253

10.2.2 预啁啾技术 255

10.2.3 色散均衡器 255

10.2.4 光相位共轭色散补偿 256

10.2.5 色散支持传输 258

10.3 相干光通信 259

10.3.1 相干检测原理 259

10.2.6 光纤自相位调制色散补偿及光孤子传输 259

10.3.2 调制与解调 261

10.3.3 误码率和接收机灵敏度 263

10.3.4 相干光纤通信系统的优点和关键技术 265

10.4 光交换技术 265

10.4.1 空分光交换 266

10.4.2 时分光交换 266

10.4.3 波分光交换 266

10.5 光孤子通信 268

10.5.1 光孤子通信系统的基本组成 268

10.5.2 光纤损耗与光孤子能量补偿放大 268

10.5.3 影响光纤孤子通信系统容量的因素 269

10.6 习题 270

参考文献 271