第1章 导论 1
1．1 光放大器的类型与发展 1
1．2 受激辐射光放大器的理论基础 3
1．2．1 爱因斯坦发射系数与粒子数反转 3
1．2．2 受激辐射放大的增益系数 4
1．2．3 受激辐射光放大器的增益谱特性 4
1．3 受激散射光放大器的理论基础 6
1．3．1 受激喇曼散射的增益系数 6
I．3．2 受激布里渊散射的增益系数 8
1．4 光放大器的应用 10
第2章 有源光纤 13
2．1 石英与氟化物玻璃基质中的稀土离子 13
2．1．1 稀土元素及其原子结构 13
2．1．2 能级结构及其跃迁特性 14
2．1．3 掺杂玻璃激光基质的特性 15
2．1．4 掺稀土离子玻璃的吸收和荧光特性 16
2．1．5 影响稀土掺杂玻璃特性的因素 18
2．2．1 掺杂光纤的制造 19
2．2 掺杂光纤的制造与特性测量 19
2．2．2 掺杂光纤特性参数的测量 21
2．3 掺杂光纤的特性参数 24
2．3．1 吸收截面和发射截面 24
2．3．2 吸收系数和发射系数 26
第3章 掺铒光纤放大器的理论基础 28
3．1 本地速率方程及其稳态解 29
3．1．1 三能级激光系统的原子速率方程 29
3．1．2 掺铒光纤放大系统的原子速率方程 30
3．2．1 功率传输方程 32
3．2 光纤放大系统的传输方程 32
3．2．2 简化的功率传输方程 35
3．3 光纤放大器的小信号放大特性 37
3．3．1 小信号增益特性 38
3．3．2 小信号放大时的噪声系数 40
3．4 光纤放大器的近似分析 41
3．5 光纤放大器的瞬态增益效应 43
3．5．1 输入端的动态增益特性 44
3．5．2 输出端的动态增益特性 46
3．6．1 密度矩阵方程及其稳态解 47
3．6 密度矩阵理论 47
3．6．2 复极化率与放大器增益 50
第4章 掺铒光纤放大器的特性与结构设计 53
4．1 掺铒光纤放大器的增益特性 53
4．1．1 小信号增益特性 53
4．1．2 增益谱特性与放大器带宽 53
4．2 增益饱和与饱和输出功率 56
4．3 放大自发辐射噪声与噪声系数 58
4．4．1 EDFA长度和泵浦功率的确定 60
4．4 掺铒光纤放大器的参数设计考虑 60
4．4．2 EDFA光纤波导参数的选取 62
4．4．3 EDFA泵浦波长的选取 63
4．5 掺饵光纤放大器的基本结构和结构配件 68
4．5．1 EDFA的基本结构 68
4．5．2 EDFA的结构配件 68
4．6 特种结构EDFA 70
4．6．1 分段组合高增益EDFA 70
4．6．2 低噪声EDFA 70
4．6．3 双向放大EDFA 72
4．6．4 反射型EDFA 73
第5章 掺钕与掺镨光纤放大器 74
5．1 掺钕光纤放大器的理论基础 74
5．1．1 掺钕光纤的能级结构与速率方程 74
5．1．2 功率传输方程 76
5．2 掺钕光纤放大器的特性与设计考虑 78
5．2．1 掺钕光纤的物理参数 78
5．2．2 掺钕光纤放大器的基本特性 78
5．3．1 接人光滤波器的NDFA设计与性能提高 80
5．3 掺钕光纤放大器的结构设计与性能提高 80
5．3．2 掺钕光纤参数对放大器性能的影响 82
5．4 掺镨光纤放大器的理论基础 82
5．4．1 掺错光纤的能级结构与光谱特性 83
5．4．2 掺错光纤中的功率传输方程 83
5．5 掺镨光纤放大器的结构与特性 85
5．6 掺镨光纤放大器的应用举例 87
第6章 分布式光纤放大器 89
6．1 分布式掺铒光纤放大器 89
6．1．1 d-EDFA的原理与结构 89
6．1．2 d-EDFA的传输放大特性 90
6．2 d-EDFA的设计考虑 92
6．2．1 铒光纤的设计考虑 92
6．2．2 泵浦方式和泵浦功率 94
6．2．3 准分布式掺铒光纤放大器 95
6．2．4 超长距离d-EDFA传输系统设计举例 96
6．3 光纤喇曼放大器 96
6．3．1 光纤受激喇曼增益系数与喇曼脉冲的输出功率 96
6．3．2 光纤喇曼放大器的增益与饱和特性 99
6．3．3 光纤喇曼放大器的性能与应用 100
6．4 光纤布里渊放大器 101
6．4．1 光纤受激布里渊增益系数 101
6．4．2 光纤布里渊放大器的增益与饱和特性 102
6．4．3 光纤布里渊放大器的性能与应用 103
第7章 半导体光放大器 105
7．1 半导体光放大器的结构、原理与增益特性 105
7．2 半导体光放大器的饱和特性 107
7．3 牛导体光放大器的噪声特性 110
7．3．1 半导体光放大器噪声的基本方程 110
7．3．2 行波半导体光放大器的噪声 111
7．4 半导体光放大器的瞬态放大特性 112
7．3．3 F-P腔半导体光放大器的噪声 112
7．4．1 瞬态放大方程与瞬态增益 113
7．4．2 增益饱和与脉冲形变 114
7．4．3 频率啁啾与脉冲压缩 114
7．4．4 增益恢复时间与图形失真 115
7．5 半导体光放大器的多信道放大特性 116
第8章 光放大器在数字光纤通信系统中的应用 119
8．1 光放大器在数字光纤通信系统中的应用方案 119
8．2．1 光放大器对直接检测数字光纤通信系统噪声特性的影响 120
8．2 光放大器对数字光纤通信系统性能的影响 120
8．2．2 光放大器对数字光纤通信系统接收信噪比和灵敏度的影响 121
8．2．3 光放大器对直接检测数字光纤通信系统误码特性的影响 124
8．3 级联光放大数字通信系统 128
8．3．1 级联光放大数字通信系统的噪声特性 128
8．3．2 级联光放大数字通信系统的接收灵敏度和传输距离 132
8．3．3 光放大器在多信道光通信系统中的应用 134
8．4 光放大器在光孤子通信系统中的应用 137
8．4．1 光孤子通信的基本概念 138
8．4．2 光纤损耗与光孤子的能量补偿放大原理 139
8．4．3 光放大器ASE噪声对光孤子通信系统通信容量的限制 140
8．5 光放大器的自动增益与功率控制 141
8．5．1 自动增益控制 141
8．5．2 自动功率控制 142
第9章 光放大器在模拟光纤通信系统中的应用 145
9．1 模拟光纤通信系统的特性参量 145
9．1．1 AM和FM调制格式 145
9．1．2 模拟副载波调制系统的载噪比 146
9．1．3 模拟副载波复用系统的互调分量 147
9．2 模拟调制信号放大对EDFA性能的要求 148
9．2．1 模拟光放大分配系统的载噪比 148
9．2．2 模拟光放大分配系统的功率预算 150
9．2．3 EDFA的增益饱和特性与模拟光放大分配系统的二阶失真 153
9．3 模拟光纤通信系统的设计考虑 155
9．3．1 光放大系统性能限制因素 155
9．3．2 光放大系统的信噪比与分配能力 156
9．4 EDFA在模拟CATV系统中应用举例 157
10．1．1 通信网的分层 162
10．1 光纤通信网的类型与特点 162
第10章 光放大器在光纤通信网中的应用 162
10．1．2 光纤用户网的结构 163
10．1．3 光纤用户网的接人方法 164
10．2 光放大器在总线和环形网中的应用 165
10．2．1 在非再生双总线光子网中的应用 165
10．2．2 在非再生WDM环形网中的应用 168
10．2．3 在双向W1)M自愈光环形网中的应用 170
10．3 光放大器在无源星形网和全光网中的应用 172
10．3．1 广播网 172
10．3．2 交互式PON和全光传送网 174
10．4 光放大器在全光开关和选通门中的应用 177
10．4．1 EDFA选通光开关 177
10．4．2 NALM选通光开关 178
10．5 光放大器在光信号处理中的应用 179
10．5．1 在波长变换器中的应用 179
10．5．2 在全光再生器中的应用 180
10．5．3 在全光时分解复用中的应用 181
10．5．4 在光延时线与光纤存储环中的应用 181
参考文献 183