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第1章 绪论 1

1.1 光纤通信概述 1

1.1.1 光纤通信的基本概念 1

1.1.2 光纤的发现 1

1.1.3 光纤通信发展历程 2

1.2 光纤通信系统的主要特点 4

1.3 光纤通信系统简介 6

1.4 光纤通信系统的分类 8

1.5 光纤通信系统的应用 9

1.6 光纤通信技术发展现状及展望 9

思考和练习题 15

第2章 光纤光缆技术 17

2.1 光纤的基本概念 17

2.1.1 光纤的结构 17

2.1.2 光纤的分类 19

2.2 光在光纤中的传输原理 20

2.2.1 平面波在两种介质交界面的反射与折射 20

2.2.2 光纤的射线理论分析 23

2.2.3 光纤传输的波动理论 27

2.3 光纤传输特性 38

2.3.1 光纤的损耗特性 38

2.3.2 光纤的色散特性 39

2.3.3 光纤的其他特性 44

2.3.4 光纤的国际标准 47

2.4 光缆 49

2.4.1 光缆结构 49

2.4.2 光缆分类 51

2.4.3 光缆型号和命名 51

思考和练习题 54

第3章 光源与光发射系统 56

3.1 半导体材料中的光电效应 56

3.1.1 能级与能带 56

3.1.2 光与物质的三种作用 58

3.1.3 激光器的一般工作原理 60

3.2 半导体激光器 63

3.2.1 半导体激光器工作原理 63

3.2.2 F-P腔半导体激光器结构和分类 66

3.2.3 半导体激光器特性 68

3.3 半导体发光二极管 70

3.3.1 半导体发光二极管工作原理 70

3.3.2 半导体发光二极管结构和分类 71

3.3.3 半导体发光二极管特性 72

3.4 新型半导体激光器 73

3.4.1 分布反馈式激光器 73

3.4.2 耦合腔半导体激光器 75

3.4.3 量子阱激光器（MQW） 75

3.5 光源的调制 76

3.5.1 光源的直接调制 77

3.5.2 光源的间接调制 84

3.6 光发射机 86

3.6.1 对光发射机的要求 86

3.6.2 光发射机的组成 87

思考和练习题 92

第4章 光探测器与光接收系统 93

4.1 光探测器 93

4.1.1 半导体PN结的光电效应 93

4.1.2 PIN光电二极管 95

4.1.3 雪崩光电二极管（APD） 97

4.2 光接收机 99

4.2.1 光接收机的组成 99

4.2.2 光接收机的噪声 102

4.2.3 光接收机的主要性能指标 106

思考和练习题 110

第5章 光纤通信中的光无源器件 112

5.1 光纤连接器 112

5.1.1 光纤连接器的组成 113

5.1.2 光纤连接器的性能 114

5.1.3 常用的光纤连接器 115

5.2 光纤耦合器 116

5.2.1 光纤耦合器的类型 116

5.2.2 光纤耦合器的结构 117

5.2.3 光纤耦合器的特性参数 119

5.3 光调制器 121

5.3.1 电光效应 121

5.3.2 MZ干涉型光调制器 123

5.4 光开关 124

5.4.1 光开关的分类 124

5.4.2 光开关的特性参数 126

5.5 光纤光栅 127

5.5.1 光纤光栅的分类 128

5.5.2 布拉格光纤光栅 129

5.6 光衰减器 131

5.6.1 光衰减器的分类与工作原理 131

5.6.2 光衰减器的特性参数 132

5.7 光隔离器 133

5.7.1 偏振相关型光隔离器 133

5.7.2 偏振无关型光隔离器 134

5.8 光环行器 135

5.8.1 光环行器的结构 135

5.8.2 光环行器的特性参数 135

思考和练习题 136

第6章 光纤通信中的光放大器 137

6.1 光放大器 137

6.1.1 光放大器的概念 137

6.1.2 光放大器的分类 138

6.1.3 光放大器的主要指标 139

6.2 半导体激光放大器（SOA） 141

6.2.1 SOA的工作原理 141

6.2.2 SOA的特性 142

6.3 掺铒光纤放大器（EDFA） 144

6.3.1 EDFA的工作原理 144

6.3.2 EDFA的结构 146

6.3.3 EDFA的主要指标 147

6.3.4 EDFA的特点 149

6.4 光纤拉曼放大器（FRA） 149

6.4.1 FRA的工作原理 150

6.4.2 FRA的结构和特点 151

6.5 光放大器的应用 153

6.5.1 掺铒光纤放大器EDFA的应用 153

6.5.2 拉曼放大器的应用 153

思考和练习题 155

第7章 光纤通信系统 156

7.1 光纤通信系统的基本概念 156

7.1.1 光纤通信系统的组成 156

7.1.2 光纤通信系统的分类 157

7.2 数字光纤通信系统 157

7.2.1 数字光纤通信系统的特点 157

7.2.2 数字光纤通信系统的线路码型 158

7.2.3 数字光纤通信系统特性指标与设计 160

7.2.4 数字光纤通信系统的应用 170

7.3 模拟光纤通信系统 178

7.3.1 模拟光纤通信系统的概念 178

7.3.2 直接光强调制传输系统 178

7.3.3 副载波光纤传输系统 181

7.3.4 模拟光纤通信系统的应用 183

思考和练习题 184

第8章 高速光纤通信技术 186

8.1 高速光纤通信系统的概念 186

8.2 高速光纤通信系统面临的挑战 188

8.3 高速光纤通信系统的关键技术 192

8.3.1 高速光纤技术 192

8.3.2 高速光器件技术 196

8.3.3 前向纠错编码（FEC）技术 200

8.4 高速光纤通信系统的应用举例 202

思考和练习题 204

第9章 光纤通信复用技术 205

9.1 光纤通信复用技术的概念 205

9.1.1 光时分复用（OTDM）技术 205

9.1.2 光码分复用（OCDM）技术 208

9.1.3 光波分复用（WDM）技术 210

9.1.4 光频分复用（OFDM）技术 211

9.1.5 光空分复用（OSDM）技术 211

9.1.6 光副载波复用（OSCM）技术 212

9.2 光波分复用技术 212

9.2.1 光波分复用原理 213

9.2.2 光波分复用技术的主要特点 213

9.2.3 WDM系统的分类 214

9.3 密集光波分复用（DWDM）系统 215

9.3.1 DWDM系统构成 215

9.3.2 DWDM系统的关键技术 218

9.3.3 DWDM复用器 222

9.3.4 光波长转换器（OTU） 230

9.4 光波分复用系统的应用举例 231

思考和练习题 234

第10章 光纤接入网技术 235

10.1 光纤接入网技术的概念 235

10.1.1 接入网的基本概念 235

10.1.2 光纤接入网的概念 238

10.1.3 光纤接入网技术的分类 242

10.2 EPON光纤接入网 243

10.2.1 EPON光纤接入网的原理 243

10.2.2 EPON光纤接入网的关键技术 246

10.3 GPON光纤接入网 250

10.3.1 GPON光纤接入网的原理 251

10.3.2 GPON光纤接入网的关键技术 253

10.4 光纤接入网的应用举例 256

思考和练习题 258

第11章 光纤通信新技术 259

11.1 新型光纤技术 259

11.1.1 光纤的非线性效应 259

11.1.2 光的双折射和偏振 263

11.1.3 光纤孤子 264

11.1.4 光孤子通信 266

11.2 全光光纤通信技术 270

11.2.1 全光光纤通信技术的概念、网络结构和特点 270

11.2.2 全光光纤通信的关键技术 272

11.3 相干光通信 278

11.3.1 相干光通信的基本原理 278

11.3.2 相干光通信系统的组成 279

11.3.3 相干光通信的优点 280

11.3.4 相干光通信的关键技术 281

思考和练习题 282

参考文献 283