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第1章 概述 1

1.1 光纤通信的概念 1

1.1.1 什么是光纤通信 1

1.1.2 光纤通信系统的组成 1

1.2 光纤通信的发展历史 3

1.2.1 光纤通信的里程碑 3

1.2.2 爆炸性发展 4

1.3 现代光纤通信技术 5

1.3.1 光纤通信技术特点 5

1.3.2 现代光纤通信技术角色 6

习题与思考题 7

第2章 光纤 8

2.1 光纤概述 8

2.1.1 光纤的构造 8

2.1.2 光纤的分类 8

2.2 光纤的传输原理 10

2.2.1 光线理论 10

2.2.2 波动理论 13

2.3 光纤的传输特性 19

2.3.1 带宽和色散 19

2.3.2 光纤的损耗 21

2.3.3 光纤的非线性效应 22

2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤 25

2.4.1 G.652光纤 25

2.4.2 G.653光纤 26

2.4.3 G.655光纤 26

习题与思考题 28

第3章 光发送机和光接收机 29

3.1 激光产生的物理基础 29

3.1.1 能级的跃迁 29

3.1.2 激光器的一般工作原理 31

3.2 半导体激光器和发光电二极管 33

3.2.1 半导体激光器的发光机理 33

3.2.2 半导体激光器的工作特性 38

3.2.3 半导体发光电二极管的发光机理 40

3.2.4 半导体发光电二极管的工作特性 41

3.3 几种特殊结构的半导体激光器 42

3.3.1 分布反馈（DFB）激光器 42

3.3.2 分布布拉格反射（DBR）激光器 44

3.3.3 垂直腔面发射激光器（VCSEL） 44

3.4 光源的调制 45

3.4.1 光源的直接调制 45

3.4.2 光源的间接调制 49

3.5 光发送机 50

3.5.1 光发送机的结构组成 50

3.5.2 光发送机的主要技术指标 52

3.6 光检测器件 54

3.6.1 光纤通信对光检测器件的要求 54

3.6.2 PIN光电二极管的工作机理 55

3.6.3 PIN光电二极管的特性参数及特点 56

3.6.4 APD光电二极管的工作机理 58

3.6.5 APD光电二极管的特性参数及特点 59

3.7 光接收机 60

3.7.1 光接收机的结构组成 60

3.7.2 前置放大器 61

3.7.3 光接收机的主要技术指标 63

习题与思考题 67

第4章 光放大器与光纤激光器 68

4.1 光放大器基本概述 68

4.1.1 增益频谱和带宽 70

4.1.2 增益饱和度 71

4.1.3 放大器噪声 71

4.2 掺铒光纤放大器 73

4.2.1 泵浦需求 75

4.2.2 增益频谱 76

4.2.3 基本原理和基本特性 76

4.2.4 多通道放大 78

4.2.5 分布式放大器 81

4.3 光纤拉曼放大器 81

4.3.1 拉曼增益和带宽 82

4.3.2 拉曼放大器特性 83

4.3.3 拉曼放大器性能 85

4.4 半导体光放大器 85

4.4.1 放大器设计 86

4.4.2 放大器特性 87

4.4.3 系统应用 88

4.5 几种新型放大器 89

4.5.1 掺铥光纤放大器 89

4.5.2 光波导放大器 90

4.5.3 光子晶体光纤放大器 91

4.6 光纤激光器 92

4.6.1 光纤激光器基本工作机理 92

4.6.2 光纤激光器特点及分类 97

4.7 光放大器的测试 98

4.7.1 掺铒光纤放大器 99

4.7.2 光纤拉曼放大器 100

4.7.3 半导体光放大器 101

习题与思考题 101

第5章 光器件 103

5.1 光器件概述 103

5.2 光纤光栅 104

5.2.1 光纤光栅基本工作原理 105

5.2.2 各种常见光纤光栅的特性及应用 105

5.3 光滤波器 108

5.3.1 光滤波器概述 108

5.3.2 法布里-珀罗型滤波器 109

5.3.3 马赫-曾德尔滤波器 111

5.3.4 环形谐振滤波器 113

5.4 光连接器与衰减器 114

5.4.1 光连接器 114

5.4.2 光衰减器 117

5.5 耦合器与分束器 119

5.6 复用器 121

5.6.1 衍射光栅型 122

5.6.2 DTF型 122

5.6.3 熔锥型 123

5.6.4 集成光波导型 123

5.7 光隔离器与环形器 124

5.7.1 光隔离器 124

5.7.2 光环形器 126

5.8 光开关与光交叉连接器 126

5.8.1 光开关 126

5.8.2 光交叉连接器 129

5.9 光波长转换器 130

5.10 光器件测试 133

5.10.1 插入损耗的测量 133

5.10.2 回波损耗的测量 133

5.10.3 隔离度的测量 134

5.10.4 方向性的测量 135

5.10.5 偏振相关损耗的测量 135

习题与思考题 136

第6章 SDH传输技术及网络 137

6.1 两种数字光纤通信系统传输系列：PDH和SDH 137

6.2 SDH技术 138

6.2.1 SDH的产生 138

6.2.2 SDH的主要特点 139

6.2.3 SDH的帧结构 140

6.2.4 SDH的复用结构和步骤 141

6.2.5 SDH的传输网结构和自愈能力 143

6.3 城域光网络 149

6.3.1 城域光网络的概念及特点 149

6.3.2 城域光网络的发展 149

6.3.3 基于SDH的多业务传送平台 152

6.3.4 弹性分组环技术 154

6.4 光接入网技术 155

6.4.1 光接入网的结构 155

6.4.2 光接入网的特点和传输技术 157

6.4.3 基于SDH的光接入网 159

6.5 SDH光接口的测试 160

6.5.1 测试仪表 160

6.5.2 平均光发送功率的测试 161

6.5.3 消光比的测试 161

6.5.4 光源器件的谱宽和工作波长的测试 162

6.5.5 光接收机灵敏度的测试 162

6.5.6 光接收机过载光功率和动态范围的测试 163

习题与思考题 163

第7章 光纤通信复用技术 165

7.1 光波分复用的基本概念 165

7.1.1 基本概念 165

7.1.2 密集与稀疏 166

7.2 WDM系统的工作原理与基本结构 167

7.2.1 WDM系统的工作原理 167

7.2.2 WDM系统的基本结构 170

7.3 光波分复用系统的关键技术 172

7.3.1 关键器件 172

7.3.2 波长路由 176

7.3.3 信道串扰 178

7.3.4 WDM光信道监控和网络安全性 180

7.4 光时分复用 182

7.4.1 基本概念 182

7.4.2 超短脉冲光源 182

7.4.3 通道复用 183

7.4.4 通道解复用 184

7.4.5 OTDM系统性能 184

7.5 光码分复用 185

7.5.1 基本概念 185

7.5.2 扩频码技术 186

7.5.3 编／解码技术 187

7.5.4 OCDM系统性能 190

7.6 WDM测试 190

7.6.1 WDM的测试指标 190

7.6.2 WDM的测试仪器和测试方法 192

习题与思考题 195

第8章 光纤通信系统性能与设计 196

8.1 光纤通信系统的概念 196

8.1.1 基本光纤通信系统结构 197

8.1.2 光纤传输特性对系统的影响 199

8.2 数字光纤通信系统性能及测试 201

8.2.1 数字光纤通信系统的主要性能指标 201

8.2.2 系统传输性能指标的测试 203

8.3 单通道数字光纤通信系统结构与设计 207

8.3.1 系统结构 207

8.3.2 光纤通信系统设计的总体考虑 210

8.3.3 单通道系统中继距离设计 212

8.4 多通道数字光纤通信系统设计 214

8.4.1 系统设计中应注意的问题 214

8.4.2 WDM+EDFA系统中继距离设计 216

习题与思考题 220

第9章 光纤通信新技术 221

9.1 下一代光网络 221

9.1.1 下一代网络的基本概念 221

9.1.2 下一代网络中的光传送网 222

9.2 光交换技术 225

9.2.1 空分光交换 226

9.2.2 时分光交换 226

9.2.3 波分光交换 227

9.2.4 码分光交换 228

9.2.5 光分组交换 228

9.3 自动交换光网络 230

9.3.1 自动交换光网络的基本概念 230

9.3.2 自动交换光网络的体系结构 231

9.3.3 自动交换光网络的控制信令协议 234

9.3.4 自动交换光网络的路由 237

9.3.5 自动交换光网络的演进 239

9.4 全光网络通信 240

9.4.1 全光网络的概念及特点 240

9.4.2 全光网络的分类及结构 240

9.4.3 全光通信的关键技术 241

9.4.4 全光网管理 243

9.4.5 全光网的安全性 245

9.5 量子光通信技术 247

9.5.1 量子光通信基础 247

9.5.2 量子光通信特点 248

9.5.3 量子光通信研究进展及热点 251

习题与思考题 253

附录 光纤通信常用英文缩写及中英文对照 254

主要参考文献 260