绪论 1
目录 1
第一篇 新一代光纤通信 7
第一章 现代光纤通信及其局限性 7
§1.1 现行光纤通信系统构成 8
§1.2 现行光纤通信系统的光源 9
§1.3 现行光纤通信系统中的光探测器 10
§1.4 光纤 11
1.4.1 光纤的基本结构与制作 11
1.4.2 光纤的基本特性 11
1.4.3 光纤的传输 14
1.5.1 光纤非线性对光通信的限制作用 17
§1.5 现行光纤通信的局限性 17
1.5.2 电子器部件响应速度对光通信的限制 23
1.5.3 通信模式的限制 24
第二章 光纤的非线性、主动性及其应用 26
§2.1 光纤中的非线性光学效应 27
§2.2 光纤中的群速度色散与非线性 29
2.2.1 群速度色散对光脉冲的展宽作用 29
2.2.2 光频啁啾 30
2.2.3 四类传输过程 31
§2.3 光纤中的非线性耦合波方程及其解 32
2.3.1 光纤中的受激喇曼和受激布里渊散射 34
2.3.2 光克尔效应 38
2.3.3 自相位调制与交叉相位调制 39
2.3.4 光四波混频及其相位匹配技术 42
§2.4 掺杂光纤及其激光特性 45
2.4.1 掺杂光纤 45
2.4.2 石英光纤中掺杂稀土离子的光谱特性 47
2.4.3 掺杂光纤的激光特性 49
2.4.4 掺杂光纤激光过程的噪声特性 51
§2.5 光纤放大器 54
2.5.1 掺杂光纤放大器的结构与工作模式 56
2.5.2 光纤放大器的应用 58
2.5.3 串联光纤放大与分布式光纤放大 60
2.6.1 光纤谐振腔 64
§2.6 光纤激光器 64
2.6.2 全光纤（All-Fiber）通信的实现 68
§2.7 晶体光纤 69
第三章 复用光纤通信 72
§3.1 光波复用通信 72
3.1.1 波分复用（WDM）通信 72
3.1.2 空分复用（SDM）通信 77
§3.2 光波信号复用通信 82
3.2.1 时分复用（TDM）通信 83
3.2.2 频分复用（FDM）通信 84
第四章 相干光通信 86
§4.1 相干光通信的基本构成 86
§4.2 相干调制 88
4.2.2 外调制 89
4.2.1 直接调制 89
4.2.3 相干光通信中的调制方式 95
§4.3 相干探测 96
4.3.1 光频外差探测与解调原理 96
4.3.2 光外差的混频效率与有效量子产额 97
4.3.3 光外差的信噪比分析 98
4.3.4 几种数字相干光通信方式的误码率 100
4.3.5 相干光通信的优异特性 101
§4.4 相干光通信的关键技术 102
4.4.1 具有高频谱纯度的相干光源 102
4.4.2 相干光探测的匹配技术 104
4.4.3 新接收技术的开发 108
§4.5 相干光通信实验系统 110
第五章 光孤子通信 113
§5.1 相干光脉冲的传输特性 113
5.1.1 光脉冲在色散介质中的传输特性 114
5.1.2 线性吸收／增益介质中的光脉冲 116
5.1.3 非线性介质中的光脉冲 117
5.1.4 调制器对光脉冲的作用 118
5.1.5 具有线性啁啾的光脉冲通过色散介质的物理图像 118
§5.2 孤子方程及其基本特性 120
5.2.1 基态光孤子与高阶光孤子 120
5.2.2 损耗对光孤子传输的影响 123
5.2.3 频率啁啾对光孤子传输的影响 125
5.2.4 高阶效应对光孤子传输的影响 125
5.2.5 暗孤子 127
5.2.6 孤子互作用 128
§5.3 光孤子通信（实验）系统 130
5.3.1 光孤子通信系统的组成 130
5.3.2 光孤子源 130
5.3.3 光孤子的探测 133
5.3.4 光孤子的调制、编码 137
5.3.5 光孤子通信实验系统 138
§5.4 光孤子通信系统设计中的若干问题 142
第六章 量子光通信 144
§6.1 光波、光子与信息 144
6.1.1 光子、电子、波粒二重性 144
6.1.2 光子承载信息的能力 145
6.2.1 光子计数 147
§6.2 量子光通信中的关键技术 147
6.2.2 量子无破坏测量 152
6.2.3 亚泊松态与亚泊松态激光器 158
§6.3 量子光通信实验装置 159
第二篇 光纤同步网 165
第七章 现行异步复接体制 165
§7.1 绪言 165
§7.2 数字系列 166
§7.3 复接方法 167
7.3.1 概述 167
7.3.2 PCM基群30路的复用 167
7.3.3 高次群复接原理 170
7.4.1 线路设备 174
§7.4 异步设备 174
7.4.2 数字复接设备 182
7.4.3 系统辅助设备 187
§7.5 光纤通信系统 194
7.5.1 系统组成 194
7.5.2 参考模型 194
7.5.3 系统主要性能 196
§7.6 异步复接系统存在的问题 196
7.6.1 国际统一接口 197
7.6.2 复接方式 197
7.6.3 上／下话路 197
7.6.6 系统的可靠性与造价 198
7.6.5 系统维护 198
7.6.4 辅助信道容量 198
第八章 同步复接体制（SDH） 199
§8.1 发展历史 199
§8.2 数字系列 200
§8.3 复接方式 201
8.3.1 复接帧结构 201
8.3.2 STM—1结构图 203
§8.4 系统性能以及标准光电接口 210
8.4.1 同步数字系列光纤系统性能 210
8.4.2 标准电接口 211
8.4.3 标准光接口 212
8.5.2 充分的辅助信道与备用信道 213
§8.5 同步数字系列（SDH）的优点 213
8.5.1 确定世界统一光纤网络接口 213
8.5.3 简化的复接与上／下路功能 214
8.5.4 先进的操作、管理与维护功能 214
8.5.5 确定了统一新型网络部件 214
8.5.6 为同步数字系列（SDH）网络提供方便的扩展能力 215
8.5.7 迅速实现网络的路由连接与更改 215
§8.6 同步宽带网的主要设备 216
8.6.1 终端复接设备（TM） 216
8.6.2 上／下路复接设备（ADM） 218
8.6.3 同步数字跨接设备（SDXC） 219
8.7.1 绪言 221
§8.7 同步交错器（SIR） 221
8.6.4 网络管理系统设备（NMS） 221
8.7.2 同步交错器的基本类型 222
8.7.3 随机存储器组成的同步交错器 223
8.7.4 设计实例 231
8.7.5 结语 232
§8.8 同步数字复接器电路的设计 232
8.8.1 终端数字复接器的分类 232
8.8.2 64通道字同步交错器 233
8.8.3 高速同步交错复接器 236
8.8.4 SONET STS—3C用户网络接口电路 242
8.9.1 引言 256
8.9.2 字组单元结构 256
§8.9 异步传递方式（ATM） 256
8.9.3 ATM性能特点 258
8.9.4 ATM硬件设计 260
§8.10 一些国家的同步数字系列设备 269
8.10.1 SONET光纤同步网 269
8.10.2 日本NTT公司新型同步接口设备 272
8.10.3 阿尔卡特（Alcatel）同步复接数字系列设备 273
8.10.4 爱立克逊（Ericsson）电信产品 279
8.10.5 菲利浦（Philips）电信产品 280
8.10.6 澳洲电信同步网 283
§8.11 同步数字系列（SDH）的有关CCITT标准建议 283
8.11.1 概述 283
8.11.2 关于同步复接器的建议（G.781、G.782和G.783） 284
8.11.3 关于SDH设备管理方面的G.784建议 285
8.11.4 以SDH为基础的光缆数字线路系统建议（G.958） 285
8.11.5 光线路接口（G.957建议） 287
8.11.6 关于SDH网络方面的建议（G.San1和G.San2） 288
第九章 自动纠误光缆通信系统 289
§9.1 概述 289
§9.2 纠误编码的基本概念 289
9.2.1 分组码 289
9.2.2 奇偶监督码与汉明码 290
9.2.3 反馈移位寄存器的多项式描写 290
9.2.4 循环码 291
9.2.5 几种特殊循环码 292
9.3.1 绪言 293
§9.3 纠误码在损耗限制型光缆通信系统中的应用 293
9.3.2 交错延迟十单位自动纠误光缆通信系统的设计 294
9.3.3 自动纠误码在光缆通信系统的应用 298
§9.4 纠误码在色散限制型光缆通信系统中的应用 299
9.4.1 绪言 299
9.4.2 纠误码在光同步网（SONET）系统中的应用 300
9.4.3 纠误码在光缆同步数字系列（SDH）通信系统中的应用 312
9.4.4 一种用于565Mbit/s光缆通信系统的前向纠误编码方案 313
§9.5 光纤分配数据接口（FDDI）的误码特性 317
9.5.1 概述 317
9.5.2 FDDI编码 318
9.5.3 FDDI规约数据单元 319
9.5.4 帧有效性判据 320
9.5.5 分类、标准与假设条件 321
9.5.6 允许误码率 322
9.5.7 单个随机噪声影响 323
9.5.8 帧差错率 325
9.5.9 令牌帧损失率 326
9.5.10 帧校验序列（FCS）多项式 326
9.5.11 帧合并 329
9.5.12 帧结束符错误 330
9.5.13 帧起始符差错 331
9.5.14 扩大帧正确判据要求 331
9.5.15 结语 332
参考文献 334