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第1章 概述 1

1.1 光纤通信的发展与现状 1

1.1.1 早期的光通信 1

1.1.2 光纤通信 2

1.2 光纤通信的主要特性 4

1.2.1 光纤通信的优点 4

1.2.2 光纤通信的缺点 6

1.3 光纤通信系统的组成和分类 7

1.3.1 光纤通信系统的组成 7

1.3.2 光纤通信系统的分类 7

复习思考题 8

第2章 光纤和光缆 9

2.1 光纤的结构与类型 9

2.1.1 光纤的结构 9

2.1.2 光纤的类型 9

2.2 光纤的射线理论分析 12

2.2.1 基本光学定义和定律 12

2.2.2 光纤中光的传播 13

2.2.3 光纤中的模式传输 16

2.2.4 多模光纤与单模光纤 18

2.3 均匀光纤的波动理论分析 20

2.3.1 平面波在理想介质中的传播 20

2.3.2 阶跃光纤的波动理论 25

2.4 光缆 40

2.4.1 光缆的典型结构 40

2.4.2 光缆的种类与型号 43

小结 46

复习思考题 46

第3章 光纤的传输特性 49

3.1 光纤的损耗特性 49

3.1.1 吸收损耗 49

3.1.2 散射损耗 51

3.1.3 弯曲损耗 52

3.1.4 光纤损耗系数 53

3.2 光纤的色散特性 54

3.2.1 色散的概念 54

3.2.2 模式色散 54

3.2.3 材料色散 57

3.2.4 波导色散 59

3.2.5 极化色散 60

3.2.6 总色散 61

3.2.7 光纤的色散和带宽对通信容量的影响 61

3.3 成缆对光纤特性的影响 64

3.3.1 光缆特性 64

3.3.2 成缆对光纤特性的影响 65

3.4 典型光纤参数 66

小结 68

复习思考题 68

第4章 常用光无源器件 70

4.1 光纤连接器 70

4.1.1 光纤连接器的结构与种类 70

4.1.2 光纤连接器特性 74

4.2 光纤耦合器 74

4.2.1 光纤耦合器的结构与原理 75

4.2.2 光纤耦合器的特性 78

4.3 波分复用／解复用器 79

4.3.1 波分复用／解复用器的原理与分类 80

4.3.2 波分复用／解复用器的特性 82

4.4 光开关 83

4.4.1 光开关的种类 83

4.4.2 光开关的特性参数 86

4.5 光纤光栅 87

4.5.1 光纤光栅原理 87

4.5.2 光纤光栅的特性与应用 88

4.6 光隔离器及光环行器 90

4.6.1 光隔离器 90

4.6.2 光环行器 92

小结 93

复习思考题 93

第5章 光源与光发送机 95

5.1 半导体光源的物理基础 95

5.1.1 孤立原子的能级和半导体的能带 95

5.1.2 光与物质的相互作用 96

5.1.3 粒子数反转分布状态 97

5.2 半导体光源的工作原理 97

5.2.1 发光二极管的工作原理 97

5.2.2 激光二极管的工作原理 99

5.3 光源的工作特性 102

5.3.1 LED的工作特性 102

5.3.2 LD的工作特性 103

5.3.3 光源的主要技术指标及简易检测 105

5.4 光发送机 105

5.4.1 光调制原理 106

5.4.2 光发送机的构成及指标 106

5.5 驱动电路和辅助电路 107

5.5.1 驱动电路 107

5.5.2 辅助电路 108

小结 110

复习思考题 110

第6章 光电检测器与光接收机 112

6.1 光电检测器 112

6.1.1 PIN光电二极管 112

6.1.2 雪崩光电二极管 113

6.2 光电检测器的特性指标 114

6.2.1 光电检测器的工作特性 114

6.2.2 光电检测器的典型指标及简易检测 116

6.3 光接收机 117

6.3.1 光解调原理 117

6.3.2 光接收机的构成与指标 118

6.4 光接收机的噪声 119

6.4.1 光接收机的噪声源 119

6.4.2 光接收机的信噪比 121

6.5 光接收机的灵敏度 121

6.5.1 数字光接收机的误码率 121

6.5.2 光接收机的灵敏度极限 122

6.5.3 实际光接收机的灵敏度 123

6.5.4 影响光接收机灵敏度的主要因素 123

小结 124

复习思考题 125

第7章 光放大器 126

7.1 光放大器概述 126

7.1.1 光放大器在现代光纤通信系统中的应用 126

7.1.2 光放大器的发展史 128

7.1.3 光放大器的分类 128

7.1.4 光纤放大器的重要指标 128

7.2 掺铒光纤放大器 130

7.2.1 掺铒光纤放大器的工作原理 130

7.2.2 掺铒光纤放大器的结构 132

7.2.3 EDFA的重要指标 133

7.2.4 掺铒光纤放大器的系统应用 135

7.2.5 掺铒光纤放大器的优缺点 136

7.3 光纤喇曼放大器 137

7.3.1 光纤喇曼放大器的工作原理 137

7.3.2 光纤喇曼放大器的结构 138

7.3.3 光纤喇曼放大器的性能 139

7.3.4 光纤喇曼放大器的系统应用 141

7.3.5 光纤喇曼放大器的优缺点 142

7.4 其他光放大器 143

7.4.1 光纤布里渊放大器 143

7.4.2 半导体光放大器 143

7.4.3 掺铒波导光放大器 144

小结 144

复习思考题 144

第8章 光复用技术 145

8.1 光复用技术的基本概念 145

8.2 光时分复用技术 148

8.2.1 比特交错光时分复用 149

8.2.2 分组交错光时分复用 150

8.3 密集波分复用技术 152

8.3.1 WDM系统基本类型 153

8.3.2 WDM系统基本结构与工作原理 156

8.4 密集波分复用系统的非线性串扰 157

8.4.1 受激喇曼散射串扰 158

8.4.2 受激布里渊散射串扰 159

8.4.3 自相位调制和交叉相位调制 160

8.4.4 四波混频 161

小结 162

复习思考题 162

第9章 光网络 163

9.1 光同步数字传输网 163

9.1.1 同步数字体制基本概念 163

9.1.2 SDH复用映射结构 166

9.1.3 SDH网元设备 170

9.1.4 SDH网络结构 173

9.1.5 多业务传送平台 176

9.2 光互联网 178

9.2.1 IP over SDH 178

9.2.2 IP over WDM 180

9.3 光接入网 183

9.3.1 EPON 183

9.3.2 GPON 185

9.4 智能交换光网络 187

9.4.1 智能交换光网络的概念 187

9.4.2 ASON的体系结构 189

9.4.3 ASON的控制平面及其核心技术 193

9.5 全光通信网 196

9.5.1 全光网概述 196

9.5.2 全光网关键技术 197

小结 203

复习思考题 203

第10章 光纤通信系统设计 205

10.1 概述 205

10.2 模拟光纤通信系统 206

10.2.1 系统主要性能指标 206

10.2.2 传输距离设计 209

10.3 数字光纤通信系统 211

10.3.1 主要性能指标 211

10.3.2 系统设计 218

小结 228

复习思考题 228

第11章 光纤通信新技术 230

11.1 相干光通信 230

11.1.1 相干光通信技术基本原理及发展 230

11.1.2 相干光通信关键技术 232

11.2 光孤子通信技术 234

11.2.1 光孤子通信技术的基本原理 234

11.2.2 光孤子通信技术的新进展 239

小结 243

复习思考题 243

附录 英文缩写 244

参考文献 250