光纤通信有/无源器件工作原理及其工程应用PDF电子书下载

第1章 光纤通信概论 1

1．1 通信技术的发展历程 1

1．1．1 原始光通信 1

1．1．2 电通信 1

1．1．3 光纤通信 3

1．2 信号及其处理 4

1．2．1 消息、信息和信号 4

1．2．2 信号的形式 4

1．2．3 信道复用 6

1．2．4 调制格式 10

1．3 信号传输 11

1．3．1 波长、频率和频率间隔 11

1．3．2 带宽和容量 12

1．3．3 光功率度量和光损耗度量 13

1．4 通信系统 14

1．4．1 通信系统的组成 14

1．4．2 通信系统的分类和对比 14

1．4．3 通信系统的主要性能 16

1．5 光纤通信系统 18

1．5．1 光纤通信系统的组成 18

1．5．2 光纤通信技术的进步 19

1．6 光纤通信中的光器件 22

1．7 光网络 24

1．7．1 光网络的结构 24

1．7．2 组网元件 25

1．7．3 光网络的发展 26

参考文献 29

第2章 光波导理论 31

2．1 光纤的结构 31

2．2 光波导理论分析 32

2．2．1 研究方法 32

2．2．2 射线光学理论 33

2．2．3 波动光学理论 38

2．2．4 单模光纤 44

参考文献 48

第3章 光纤 49

3．1 光纤的特点 49

3．2 光纤的分类 51

3．3 通信用多模光纤 52

3．3．1 多模光纤的结构 52

3．3．2 多模光纤的分类 53

3．4 通信用单模光纤 55

3．4．1 单模光纤的结构 55

3．4．2 单模光纤的分类 56

3．5 塑料光纤 67

3．5．1 塑料光纤的材料 67

3．5．2 塑料光纤的性能 68

3．6 光器件用光纤 71

3．6．1 色散补偿光纤 71

3．6．2 掺杂稀土元素光纤 74

参考文献 75

第4章 光纤的传输性能 77

4．1 衰减 77

4．1．1 定义 77

4．1．2 衰减谱 77

4．1．3 衰减机理 78

4．2 色散 81

4．2．1 分类 81

4．2．2 色散系数 82

4．3 偏振模色散 86

4．4 非线性效应 89

4．4．1 受激散射 89

4．4．2 折射率扰动 91

参考文献 96

第5章 光器件使用的材料及功能 97

5．1 光器件用材料的类型 97

5．1．1 半导体材料 97

5．1．2 非半导体晶体材料 98

5．1．3 其他材料 98

5．2 光器件用材料的特性 100

5．2．1 折射率 100

5．2．2 工作波长 101

5．2．3 非线性效应 101

5．2．4 偏振效应 101

5．3 半导体的性能 102

5．3．1 发光 102

5．3．2 辐射 102

5．3．3 粒子数反转 103

5．3．4 能带理论 104

5．3．5 掺杂作用 105

5．3．6 PN结 106

5．4 光器件的功能 108

参考文献 109

第6章 光源 111

6．1 光源概述 111

6．2 发光二极管 112

6．2．1 所用材料 112

6．2．2 基本结构 113

6．2．3 工作原理 115

6．2．4 工作特性 116

6．2．5 选用 118

6．3 激光器 119

6．3．1 所用材料 119

6．3．2 基本结构 120

6．3．3 工作原理 122

6．3．4 典型的激光器 122

6．4 激光器工作特性 132

6．4．1 工作波长 132

6．4．2 光谱特性 133

6．4．3 光强分布 133

6．4．4 输出光功率 134

6．4．5 温度特性 134

6．5 光源的选用 135

6．6 光源的调制 136

6．6．1 调制的分类 136

6．6．2 光调制器 138

6．6．3 可调制激光器 140

参考文献 141

第7章 光放大器 143

7．1 光放大器概述 143

7．2 光放大器的分类 144

7．3 光放大器的工作波段 145

7．4 光放大器的工作特性 147

7．4．1 功率放大 147

7．4．2 增益饱和 147

7．4．3 放大器噪声 148

7．5 典型的光放大器 149

7．5．1 掺铒光纤放大器 149

7．5．2 拉曼光纤放大器 161

7．5．3 半导体激光放大器 167

7．6 光放大器的性能比较 170

参考文献 173

第8章 色散补偿器件 174

8．1 光纤的色散 174

8．2 色散补偿技术 181

8．3 色散补偿器件 182

8．3．1 色散补偿光纤模块 182

8．3．2 啁啾光栅色散补偿模块 189

8．3．3 高阶模光纤色散补偿模块 191

8．3．4 可调色散补偿器件 192

8．3．5 色散补偿器的性能比较 195

8．4 偏振模色散补偿器 196

8．4．1 偏振模色散补偿的意义 196

8．4．2 偏振模色散补偿的方法 198

参考文献 204

第9章 光电检测器 205

9．1 光电检测器概述 205

9．1．1 光电检测器的作用 205

9．1．2 光电检测器的基本概念 205

9．1．3 光电检测器的分类 207

9．2 PIN光电二极管 208

9．2．1 PIN光电二极管的结构 208

9．2．2 PIN光电二极管的工作原理 209

9．2．3 PIN光电二极管的工作特性 210

9．3 雪崩光电二极管 211

9．3．1 雪崩光电二极管的结构 211

9．3．2 雪崩光电二极管的工作原理 212

9．3．3 雪崩光电二极管的工作特性 213

9．4 其他类型的光电检测器 213

9．5 光电检测器的工作特性 214

9．5．1 响应度 215

9．5．2 暗电流 215

9．5．3 带宽 216

9．5．4 响应线性度 217

9．5．5 编码和调制 217

9．5．6 信号质量 218

参考文献 219

第10章 光波长转换器 221

10．1 光波长转换器概述 221

10．2 典型的波长转换器 221

参考文献 224

第11章 波分复用器 226

11．1 波分复用器概述 226

11．2 波分复用器的分类 226

11．3 光纤熔锥波分复用器 227

11．3．1 工作原理 227

11．3．2 性能指标 229

11．4 反射光栅型波分复用器 229

11．4．1 工作原理 229

11．4．2 性能指标 230

11．5 多层介质膜型波分复用器 231

11．5．1 工作原理 231

11．5．2 性能指标 232

11．6 阵列波导光栅型波分复用器 234

11．6．1 工作原理 234

11．6．2 性能指标 235

参考文献 236

第12章 光开关 238

12．1 光开关概述 238

12．2 光开关的工作原理 239

12．2．1 机械光开关 239

12．2．2 固体波导光开关 240

12．2．3 其他原理光开关 242

参考文献 244

第13章 光分插复用器 246

13．1 光分插复用器概述 246

13．2 光分插复用器的结构 247

参考文献 250

第14章 光交叉连接器 252

14．1 光交叉连接器概述 252

14．2 光交叉连接器的工作原理 253

14．3 光交叉连接器的结构 254

参考文献 258

第15章 常用的无源光器件 259

15．1 光网络概述 259

15．2 光器件的基本性能参数 260

15．2．1 插入损耗 260

15．2．2 回波损耗 260

15．2．3 偏振相关损耗 260

15．2．4 消光比 261

15．2．5 隔离度 261

15．3 光纤连接器 262

15．3．1 光纤连接器概述 262

15．3．2 光纤接续的损耗 263

15．3．3 光纤活动连接器 264

15．4 光衰减器 267

15．4．1 光衰减器的分类 267

15．4．2 光衰减器的性能及应用 268

15．5 光隔离器 270

15．5．1 光隔离器的分类及工作原理 270

15．5．2 光隔离器的性能和应用 272

15．6 光环形器 273

1 5．6．1 光环形器的工作原理 273

15．6．2 光环形器的性能及应用 274

15．7 光耦合器 276

15．7．1 光耦合器的分类 276

15．7．2 光耦合器的性能 277

参考文献 281