光纤通信原理与技术PDF电子书下载

目 录 1

第1章绪论 1

1.1光通信发展史 1

1.1.1现代通信的发展 1

1.1.2光通信的发展 2

1.1.3光纤通信的优点 4

1.2国内外光纤通信技术发展概况 4

1.3光纤通信系统的基本构成 6

思考题与习题 7

第2章光纤的传输特性 8

2.1介质平板波导中的波 8

2.1.1介质平板波导的结构 8

2.1.2介质平板波导的射线理论 9

2.2阶跃折射率光纤理论 11

2.2.1阶跃折射率光纤中射线的概念 11

2.2.2阶跃折射率光纤的矢量解法——波动理论Ⅰ 14

2.2.3阶跃折射率光纤的标量解法——波动理论Ⅱ 21

2.2.4标量模与矢量模之间的关系 24

2.2.5β-V曲线 27

思考题与习题 28

第3章影响光纤传输特性的一些物理因素 29

3.1光纤的损耗 29

3.1.1光纤损耗的定量描述 29

3.1.2光纤损耗的来源 29

3.1.3光纤的瑞利反向散射研究 32

3.2.1光纤的色散 36

3.2光纤的色散及降低色散的措施 36

3.2.2色散位移光纤（DSF）和非零色散位移光纤（NZ-DSF） 43

3.3单模光纤中的偏振（极化）及保偏光纤和单偏振光纤 45

3.3.1单模光纤中的偏振 45

*3.3.2PMD 45

3.3.3偏振稳定性及其对系统性能的影响 49

3.3.4保偏光纤和单偏振光纤 51

3.4.1非线性极化理论 52

3.4光纤的非线性（非线性光纤光学简介） 52

3.4.2光纤中的参量非线性：SPM、XPM和FWM 54

3.4.3光纤中的非参量非线性：SRS与SBS 58

3.5降低色散的措施和色散补偿 61

3.5.1降低色散的措施 62

3.5.2色散补偿和色散管理 63

思考题与习题 66

参考文献 67

第4章光纤通信系统和网络中的光无源器件 68

4.1网络的散射矩阵表示法 68

4.2三端口器件 70

4.2.1三端口网络的一般特性 70

4.2.2 Y波导 71

4.2.3环形器 72

4.3光纤（定向）耦合器 74

4.3.1光纤耦合器的散射矩阵 74

*4.3.2光纤耦合器的耦合模理论 76

4.3.3光纤耦合器的应用 78

4.4光纤布拉格光栅（FBG） 79

4.4.1光纤布拉格光栅（以下简称光纤光栅）的光学特性 80

*4.4.2光纤光栅的耦合模理论 81

4.4.3光纤光栅的应用 82

4.5法布里－珀罗（F-P）干涉仪 87

4.5.1 F-P干涉仪的工作原理 88

4.5.2 F-P干涉仪的主要性能参量 90

4.5.3 F-P干涉仪的应用 91

4.6多层介质膜滤波器 92

4.6.1概述 92

4.6.2多层介质膜滤波器的工作原理 92

4.6.3多层介质膜滤波器的应用 95

4.7马赫－曾德（Mach-Zehnder）干涉仪（简写成MZI） 96

4.8阵列波导光栅（简写成AWG） 97

*4.8.1 AWG的结构和原理 97

4.8.2 AWG的传输特性 100

4.8.3 AWG在光纤通信技术中的应用 101

4.9光开关 102

4.9.1光开关的主要技术参量 102

4.9.2几种光开关介绍 103

思考题与习题 107

参考文献 108

第5章光纤通信系统和网络中的光有源器件 109

5.1光纤通信的光源 109

5.1.1概述 109

*5.1.2半导体光源的物理基础 110

5.1.3发光二极管（LED） 120

5.1.4半导体激光器 123

5.1.5掺铒光纤激光器 138

5.2光检测器件 138

5.2.1 PIN光检测器 139

5.2.2 APD 141

5.2.3光检测器的输出噪声 143

5.3光放大器件 145

5.2.4光检测器的响应时间 145

5.3.1半导体光放大器 146

5.3.2掺铒光纤放大器 152

5.3.3光纤拉曼放大器 162

思考题与习题 165

参考文献 166

第6章IM/DD光纤传输系统 168

6.1 IM/DD光纤传输系统概述 168

6.2光发射机 169

6.2.1光源的直接调制及直接调制光发射模块结构 169

6.2.2光源的外调制和外调制器 175

6.3光接收机 182

6.3.1光接收机性能分析 182

6.3.2光接收机的简单模型及其等效电路 184

6.3.3光接收机的热噪声及接收机输入信噪比 185

6.3.4数字光接收机的性能分析 185

6.3.5光接收机结构 187

思考题与习题 194

参考文献 195

第7章几种新型的光纤通信系统技术 196

7.1各种光复用技术 196

7.1.1概述 196

7.1.2波分复用（WDM）技术 197

7.1.3光时分复用技术 206

7.2相干光纤通信技术 209

7.2.1概述 209

7.2.2相干光纤通信的几个相关问题 210

7.3光孤子通信技术 217

7.3.1概述 217

7.3.2单模光纤中的光孤子 218

思考题与习题 225

参考文献 226

8.1光纤网络的发展概况 227

第8章光纤网络的基本知识 227

8.2光纤网络的基本结构 228

8.2.1光纤网络的物理拓扑结构 228

8.2.2 OXC节点 230

8.2.3 OADM节点 235

8.2.4光节点的串扰问题 236

8.2.5光节点的信道均衡问题 237

8.3 WDM光纤网络中的路由和波长分配问题 238

8.4全光波长变换 240

8.4.1利用SOA的交叉增益调制（XGM）效应的全光波长变换 241

8.4.2利用SOA的交叉相位调制（XPM）效应的全光波长变换 241

8.4.3利用SOA的四波混频（FWM）效应的全光波长变换 241

8.4.4波长变换问题小结 243

8.5光纤网络的监测、控制和管理 244

8.5.1光纤网络的管理功能 244

8.5.2光纤网络的生存性 246

思考题与习题 249

参考文献 249