1光纤通信概论 1
1.1光纤通信的发展史 1
目录 1
1.2光纤通信系统 3
2光纤 6
2.1概述 6
2.2光线在光纤中的传输 9
2.2.1阶跃光纤中的光线分析 9
2.2.2梯度光纤中的光线分析 10
2.2.3平面光波导 13
2.3.1波动方程 17
2.3 光纤的波动理论 17
2.3.2归一化变量 18
2.3.3贝塞尔方程的场解 19
2.3.4特征方程 21
2.3.5线偏振模及其特性 22
2.3.6传播常数β与归一化频率V的关系 24
2.3.7光纤中的功率流 25
2.3.8单模光纤 26
2.4光纤的损耗特性 29
2.4.1材料的吸收损耗 30
2.4.3辐射损耗 31
2.4.2光纤的散射损耗 31
2.5光纤的色散特性及带宽 32
2.5.1群时延和时延差 33
2.5.2材料色散和波导色散 33
2.5.3高斯脉冲在单模光纤中的传播 38
2.5.4偏振模色散 40
2.5.5模间色散 41
2.5.6光纤的传输带宽 41
2.6单模光纤中的非线性效应 43
2.6.1媒质中的非线性效应 43
2.6.2光纤中的受激散射效应 44
2.6.3非线性折射率调制效应 46
2.6.4光脉冲在光纤中的传输方程 47
2.7光纤光栅 48
2.7.1基本工作原理 48
2.7.2耦合模理论及布拉格光栅的滤波特性 50
2.7.3啁啾光纤光栅 53
2.7.4长周期光纤光栅 54
2.7.5抽样光栅 55
2.7.6光纤光栅在光纤通信中的应用 55
2.8无源光器件 57
2.8.2光纤分路器及耦合器 58
2.8.1光纤的连接与光纤连接器 58
2.8.3 GRIN透镜连接器 60
2.8.4光隔离器与光环行器 60
2.8.5光开关 61
2.9聚合物光纤与光子晶体光纤简介 64
2.9.1聚合物光纤 64
2.9.2光子晶体光纤 65
习题 68
3光源与光发送机 70
3.1.1光的吸收与发射 71
3.1半导体中的光发射 71
3.1.2半导体的光发射 74
3.2发光二极管 78
3.2.1发光二极管的结构 78
3.2.2发光二极管的主要特性 80
3.3半导体激光器的工作原理与结构 83
3.3.1半导体激光器的工作原理 83
3.3.2半导体激光器的结构 87
3.4半导体激光器的工作特性 93
3.4.1P-I特性 93
3.4.2模式特性与线宽 96
3.4.3调制特性 97
3.4.4波长调谐特性 102
3.4.5噪声特性 103
3.4.6半导体激光器的安全使用 105
3.5光发送机 105
3.5.1光载波的调制 106
3.5.2发光二极管驱动电路 106
3.5.3激光二极管驱动电路 108
3.6光源与光纤的耦合 110
3.7光源的外调制技术 112
习题 114
4.1概述 116
4光检测器与光接收机 116
4.2光检测器 117
4.2.1光检测器的工作原理 117
4.2.2光检测器的主要工作特性 122
4.3 光接收机的噪声 125
4.3.1光接收机中的噪声源 125
4.3.2接收机等效电路及放大器电路噪声 127
4.3.3光检测器的噪声 128
4.3.4背景噪声 131
4.4.2光检测器噪声 132
4.4模拟接收机的噪声及信噪比 132
4.4.1均方信号电流 132
4.4.3信噪比及接收灵敏度 133
4.5数字接收机的噪声分析 135
4.5.1概述 135
4.5.2数字接收机的分析模型 136
4.5.3信号分析 137
4.5.4放大器电路噪声 138
4.5.5光检测器噪声 138
4.5.6输入输出脉冲形状及I1、I2、I3、∑1值 140
4.6光接收机前置放大器 145
4.6.1高阻抗前置放大器 146
4.6.2互阻抗放大器 152
4.6.3动态范围 154
4.7数字接收机的误码率和接收灵敏度 156
4.7.1数字接收机的误码率 156
4.7.2数字接收机的接收灵敏度 159
4.7.3数字接收机的灵敏度极限——量子极限 163
4.8数字接收机中的定时提取与判决再生 164
4.8.1定时提取 164
4.8.2判决再生 165
习题 166
5光放大器 168
5.1光放大器简介及其一般特性 168
5.1.1半导体光放大器（SOA） 168
5.1.2掺铒光纤放大器（EDFA） 170
5.1.3光纤喇曼放大器（FRA） 170
5.1.4光放大器一般工作特性 170
5.1.5光放大器在光纤通信系统中的应用 174
5.2半导体光放大器 176
5.2.1增益和带宽 176
5.2.2功率饱和及多信道放大特性 177
5.2.3半导体光放大器的应用 178
5.3掺铒光纤放大器 178
5.3.1基本工作原理 178
5.3.2增益特性 181
5.3.3噪声特性 183
5.3.4多信道放大特性及宽带EDFA 185
5.3.5 EDFA的应用 188
5.4光纤喇曼放大器 190
习题 193
6.1数字光纤通信系统 195
6.1.1光纤传输系统最适合于传输数字信号 195
6光纤通信系统与网络 195
6.1.2数字光纤通信系统的体制 196
6.1.3数字光纤通信系统的基本结构 199
6.1.4线路码型 201
6.1.5 SDH同步传输网 204
6.1.6数字光纤通信系统的性能 207
6.1.7数字光纤通信系统的主要性能指标测试 213
6.2系统设计考虑 215
6.2.1工作波长的选择 216
6.2.2元件的选择 216
6.2.3损耗限制系统的计算——功率预算法 217
6.2.4色散限制系统的计算——上升时间预算 218
6.3模拟光纤通信系统 220
6.3.1模拟调制技术 221
6.3.2基带直接强度调制（D-IM） 222
6.3.3脉冲频率调制（PFM-IM）电视信号传输 223
6.3.4副载波复用强度调制（SCM-IM） 224
6.4相干光纤通信系统 230
6.4.1基本原理 230
6.4.2调制与解调技术 232
6.4.3相干光纤通信的优点及关键技术 233
6.5光纤孤子通信 234
6.4.4相干光纤通信系统实例 234
6.6波分复用光纤通信系统 237
6.6.1WDM光纤通信系统结构 238
6.6.2光滤波器 240
6.6.3波分复用／解复用器 241
6.6.4光源技术 246
6.6.5光纤技术 247
6.6.6色散补偿技术 248
6.6.7 WDM系统现状 252
6.6.8 WDM的发展 254
6.7.1公用通信网简介 256
6.7光纤通信网络 256
6.7.2光纤局域网 260
6.7.3光纤接入网 266
6.8 全光通信网 269
6.8.1 WDM全光网的结构及波长路由 270
6.8.2波长转换器 272
6.8.3光交叉连接与光分插复用节点设备 274
6.8.4 IP over WDM网技术 277
6.8.5全光通信网概况 278
习题 280
主要参考资料 282