光纤通信系统及其应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 光纤通信简介 1

1.1.1 光纤通信的概念 1

1.1.2 光纤通信的发展概况 1

1.2 光纤通信使用的频段 2

1.3 光纤通信的优点 3

1.4 光纤通信系统的基本结构 4

1.5 光纤通信系统的应用 5

第2章 光纤和光缆 7

2.1 光纤光缆的优点 7

2.2 光纤的基本传输理论 8

2.2.1 射线法分析光在光纤中的传输 8

2.2.2 波动理论法分析光在阶跃型光纤中的传输 11

2.3 光纤的基本特性 14

2.3.1 光纤的损耗特性 14

2.3.2 光纤的色散特性 18

2.3.3 光纤的偏振特性 20

2.4 光纤的结构和类型 21

2.5 光纤的制造 22

2.5.1 光纤材料的提纯工艺 23

2.5.2 熔炼工艺 24

2.5.3 拉丝工艺 25

2.5.4 套塑工艺 26

2.6 光纤的最新发展 26

2.6.1 光纤新材料 26

2.6.2 新型结构的光纤 28

2.7 光缆的结构和类型 29

2.7.1 光缆的结构和类型 29

2.7.2 光缆的特性 30

2.8 光缆的型号与命名法 31

2.9 新型光缆结构介绍 33

2.9.1 大芯数光缆 34

2.9.2 海底光缆 34

2.9.3 配线光缆 35

2.9.4 分支用户光缆 35

2.9.5 阻燃光缆 36

第3章 有源光器件和无源光器件 37

3.1 激光原理的基础知识 37

3.1.1 原子能级的跃迁 37

3.1.2 半导体中载流子的统计分布 40

3.1.3 PN结的能带 42

3.2 半导体光源 44

3.2.1 半导体激光器 44

3.2.2 半导体发光二极管光源 48

3.3 光电探测器 52

3.3.1 概述 52

3.3.2 光电检测器的物理原理 53

3.3.3 PIN光电二极管 53

3.3.4 雪崩光电二极管 54

3.3.5 长波长光电检测器 58

3.4 无源光器件 59

3.4.1 光纤的连接与光纤连接器 59

3.4.2 光纤分路器及耦合器 66

3.4.3 光波分复用器 67

3.4.4 光隔离器 68

3.4.5 光开关 69

3.4.6 光可变衰减器 70

第4章 数字光纤通信系统 72

4.1 数字光发射机 72

4.2 线路编码 73

4.2.1 mBnB码 74

4.2.2 插入码 76

4.2.3 扰码 77

4.2.4 线路码的主要性能参数 77

4.2.5 mB1H码的运用 78

4.3 数字光接收机 82

4.3.1 光接收机的主要性能指标 82

4.3.2 光接收机的组成 84

4.3.3 前置放大器 84

4.4 两种传输体制 87

4.4.1 准同步数字系列PDH 87

4.4.2 同步数字系列SDH 88

4.5 备用系统与辅助系统 94

4.5.1 备用系统 94

4.5.2 辅助系统 94

4.6 系统的性能指标 97

4.6.1 误码率 97

4.6.2 抖动 99

4.6.3 可靠性 101

4.7 光纤通信系统设计概述 102

4.7.1 系统部件的选择 102

4.7.2 设计光纤通信系统时有关指标的计算和核算 103

第5章 模拟光纤通信系统 108

5.1 调制方式 108

5.1.1 模拟信号的强度调制 108

5.1.2 数字信号的强度调制 111

5.2 模拟基带直接光强调制光纤传输系统 111

5.2.1 特性参数 112

5.2.2 光端机 115

5.2.3 系统性能 117

5.3 多频道视频信号光纤传输系统 119

5.3.1 调幅频分多路信号 119

5.3.2 调频频分多路信号光纤传输方式 121

5.3.3 副载波复用（SCM）数字电视信号光纤传输方式 122

5.4 光缆CATV网的设计 124

5.4.1 确定系统指标 124

5.4.2 设计与运行要注意的基本点 125

5.4.3 光分路器分光比的确定 126

5.4.4 多频道系统中额定频道和实际频道下指标之间的换算 126

5.4.5 分系统与总系统指标之间的关系 127

5.4.6 光纤CATV系统设计举例 127

5.5 有线电视频道设置 129

第6章 光放大器 131

6.1 光纤放大器 131

6.1.1 EDFA的原理 131

6.1.2 EDFA的基本组成 132

6.1.3 EDFA的特性 133

6.1.4 EDFA的基本种类 135

6.1.5 EDFA的应用 135

6.2 半导体激光放大器 136

6.2.1 基本结构及工作原理 136

6.2.2 SLA的主要参量及应用特性 137

6.2.3 SLA的应用 141

第7章 光纤通信中的复用技术 143

7.1 波分复用系统 143

7.1.1 WDM技术原理 144

7.1.2 WDM技术的主要特点 145

7.1.3 WDM和DWDM 145

7.1.4 WDM的技术规范 147

7.2 光频分复用系统 153

7.3 光时分复用系统 154

7.4 光空分复用系统 155

7.5 光码分复用系统 156

7.5.1 基本原理 156

7.5.2 典型的系统方案 158

7.5.3 最新解码器结构 159

7.5.4 尚待解决的问题 160

第8章 光纤通信中的高新技术 161

8.1 光交换技术 161

8.1.1 光交换技术的特点 161

8.1.2 光交换原理 161

8.1.3 光交换系统分类和组成 162

8.2 波长转换技术 165

8.2.1 波长转换技术定义 165

8.2.2 波长转换技术的特点 165

8.2.3 波长转换技术类型 166

8.2.4 全光波长转换技术 167

8.3 光孤子通信技术 174

8.3.1 什么是光孤子 174

8.3.2 光孤立子产生的机理 174

8.3.3 光孤子通信 175

8.3.4 光孤子通信系统的基本组成 175

8.3.5 主要技术内容 176

8.3.6 光孤子通信的优点 177

8.3.7 与普通光纤通信系统不同的技术问题 177

8.3.8 光孤子通信的前景 178

8.4 相干光通信技术 178

8.4.1 相干光通信的基本工作原理 178

8.4.2 相干光通信系统的组成 179

8.4.3 相干光通信的优点 180

8.4.4 相干光通信的关键技术 181

8.4.5 相干光通信在超长波长光纤通信系统中的应用 183

8.5 光交叉连接技术 183

8.5.1 OXC的特点及应用 184

8.5.2 OXC的结构 185

8.5.3 国外OXC的发展现状 186

8.5.4 研制开发OXC的步骤和策略 187

8.6 光分插复用技术 187

第9章 光纤通信测量技术 189

9.1 光纤通信测量概述 189

9.1.1 精度要求 189

9.1.2 误差产生的原因及解决办法 189

9.1.3 测量要注意的方面 191

9.2 多模光纤传输特性的测量 191

9.2.1 光纤损耗测量 191

9.2.2 光纤带宽测量 195

9.3 单模光纤特性参数测量 198

9.3.1 模场直径的测量 198

9.3.2 截止波长的测量 200

9.3.3 色散的测量 202

9.4 光纤数字传输系统传输特性的测量 203

9.4.1 光端机光口指标的测量 203

9.4.2 光纤传输系统传输特性的测量 205

9.5 光纤测量中的常用仪器 206

9.5.1 对光纤测量用主要仪器的要求 206

9.5.2 光时域反射计 207

9.5.3 光纤熔接机 210

9.5.4 光功率计 211

9.5.5 数字传输分析仪 212

习题 215

参考文献 218