光纤通信原理 3
预备知识 3
第一节 两种基本的研究方法 3
一、几何光学方法 3
二、波动光学方法 3
第二节 电磁场的基本方程式 4
第三节 电磁波的波动现象 6
第四节 简谐时变场的波动方程——亥姆霍兹方程 6
第五节 均匀平面波的一般概念 7
第六节 平面波在两介质交界面的反射和折射 9
一、斯奈耳定律 9
二、菲涅尔公式 10
第七节 平面波的全反射 11
第八节 导行波和辐射波 11
一、介质Ⅰ中的波 12
二、全反射情况下，介质Ⅱ中的波 14
三、导行波 16
四、辐射波 17
小结 17
复习思考题 18
参考书 18
第一章 概述 19
第一节 光的性质 19
第二节 光纤通信的特点 20
一、光纤通信的主要优点 20
二、光纤通信与电通信的比较 20
第三节 光纤通信系统的基本组成 21
一、强度调制—直接检波通信系统的组成 21
二、调制方式 21
第四节 光纤通信的发展动向 22
三、损耗和传输带宽 22
参考书 23
第二章 介质薄膜波导 24
第一节 薄膜波导的结构 24
第二节 薄膜波导中波的分类 25
一、导波 25
二、衬底辐射模 25
三、敷层辐射模 26
第三节 用射线法分析薄膜波导中的导波 26
一、薄膜波导中导波的形式 27
二、薄膜波导中导波的特点 27
三、薄膜波导中的单模传输条件 31
四、薄膜波导中模数量的求法 31
小结 32
复习思考题 33
习题 34
参考书 34
第三章 光导纤维和光缆 35
第一节 光纤的结构和分类 35
一、光纤的结构 35
二、光纤的种类 35
第二节 阶跃型光纤 37
一、阶跃型光纤光射线的理论分析 37
二、阶跃光纤的标量近似分析法 40
第三节 渐变型光纤 51
一、渐变型光纤光射线的理论分析 51
二、渐变型光纤的标量近似解法 56
第四节 单模光纤 62
一、单模光纤的折射率分布 62
二、单模传输的理论分析 64
三、单模光纤的双折射 66
第五节 光纤的传输特性 68
一、光纤的损耗特性 68
二、光纤的色散特性 70
第六节 常用的光缆结构和种类 79
一、光缆的基本结构 80
二、光缆的种类 81
小结 82
复习思考题 83
习题 83
参考书 84
附录一 标量解场方程的推导 85
一、横向电场Ey的表示式 85
三、轴向电场Ez和轴向磁场Hz的表示式 87
二、横向磁场Hx的表示式 87
附录二 双曲正割型折射指数分布光纤可以获得自聚焦的证明 90
附录三 标量亥姆霍兹方程解的推导 92
第四章 光源和光发射机 95
第一节 与激光器有关的概念 95
一、光子 95
二、费米能级 95
三、光与物质的三种作用形式 97
第二节 激光器的一般工作原理 98
一、粒子数反转分布与光放大之间的关系 98
二、激光器的基本组成 99
三、激光器的参量 100
四、谐振频率 101
第三节 半导体激光器(LD) 102
一、半导体激光器的结构和工作原理 103
二、半导体激光器的工作特性 106
第四节 半导体发光二极管(LED) 109
第五节 光源的调制 110
一、光源的直接调制 111
二、光源的间接调制 112
第六节 光发射机 112
一、对光发射机的要求 113
二、光发射机的组成 113
小结 116
复习思考题 117
习题 117
参考书 117
第五章 光电检测器和光接收机 118
第一节 半导体的光电效应 118
一、PIN光电二极管 119
第二节 光纤通信中常用的半导体光电检测器 119
二、APD光电二极管 120
第三节 光电检测器的特性 122
一、响应度R0和量子效率η 122
二、响应时间 122
三、暗电流ID 123
四、雪崩倍增因子G 123
五、倍增噪声和过剩噪声系数F(G) 123
第四节 数字光纤通信接收机的基本组成 124
一、数字光纤通信接收机的组成方框图 125
二、各组成部分的功能 125
三、一个实际的光接收机电路 132
第五节 光接收机的灵敏度和动态范围 132
一、光接收机灵敏度 132
第六节 光接收机的噪声 133
一、研究光接收机噪声的目的 133
二、接收机的动态范围 133
二、光接收机噪声的主要来源 134
三、计算光接收机噪声的说明 134
四、计算光接收机灵敏度的说明 135
小结 135
复习思考题 136
习题 136
参考书 136
第六章 光纤通信系统 137
第一节 强度调制—直接检测光纤通信系统的组成 137
一、系统的组成方框图 137
二、光中继器 137
三、监视控制系统 139
四、脉冲插入与脉冲分离 143
五、光路中的无源器件 143
一、研究传输码型的必要性 147
第二节 光纤通信中的线路码型 147
二、选择码型应满足的主要要求 148
三、光纤通信中常用码型 148
第三节 光纤通信系统的性能指标——误码率和抖动 153
一、误码性能 153
二、抖动性能 155
第四节 光纤通信系统设计概述 157
一、系统部件的选择 157
二、设计光纤通信系统时有关指标的计算和验算 158
第五节 光纤模拟通信系统 163
一、光纤图像模拟传输系统 163
二、光纤脉冲模拟传输系统 164
小结 166
复习思考题 166
参考书 167
习题 167
第一节 同步数字体系的产生 168
一、准同步数字体系(PDH)的复接情况 168
二、PDH的固有缺点 168
第七章 同步数字体系(SDH) 168
三、SDH网的提出和基本特点 169
第二节 SDH的速率与帧结构 170
一、同步数字体系的速率 171
二、同步数字体系的帧结构 171
第三节 SDH的复用结构和映射方法 173
一、我国采用的复用结构和映射方法 174
二、图中各符号说明 175
三、映射、定位、复用过程举例 176
四、SDH传送网的分层模型 178
第四节 SDH的开销功能 179
二、段开销(SOH) 180
一、关于通道、复用段、再生段的说明 180
三、通道开销(POH) 183
第五节 SDH的指针 183
一、AU—4指针的作用 184
二、AU—4指针的位置及偏移编号 184
三、AU—4的指针值 185
四、指针的频率调整作用 186
五、新数据标帜(NDF) 186
第六节 SDH中的关键设备——复用设备和交叉连接设备 187
一、SDH设备的规范方法 187
二、功能参考模型方法 187
三、SDH复用设备(简单介绍) 188
四、数字交叉连接器(SDXC) 189
二、自愈网的种类 191
第七节 SDH的自愈网 191
一、网络保护的概念 191
小结 193
复习思考题 194
习题 194
参考书 194
第八章 光放大器 196
第一节 光放大器的分类 196
第二节 掺铒光纤放大器的结构 197
一、同向泵浦结构 197
二、反向泵浦结构 197
三、双向泵浦结构 198
第三节 掺铒光纤放大器的工作原理 198
一、功率增益 199
第四节 掺铒光纤放大器的特性指标 199
二、输出饱和功率 200
三、噪声系数 201
第五节 掺铒光纤放大器在光纤通信系统中的应用 201
一、作前置放大器使用 201
二、作发射机功率放大器使用 202
三、作光中继器使用 202
小结 202
复习思考题 203
参考书 203
第九章 现代光纤通信技术介绍 204
第一节 光纤通信中的复用系统 204
一、波分复用系统 204
二、光频分复用系统 206
三、副载波强度调制系统 207
一、光纤局部区域网(LAN) 208
第二节 光纤通信多终端网络系统 208
二、宽带综合业务数字网(B-ISDN) 210
第三节 外差光纤通信系统 210
一、光发射机 211
二、光放大器 211
三、光接收机 212
四、外差光纤通信系统中的几个技术问题 213
第四节 光纤的非线性效应及光孤子通信 213
一、光纤的非线性效应 213
二、光孤子通信 215
小结 218
复习思考题 218
参考书 218
第一节 光纤参数的测量 219
一、单模光纤模场直径的测量 219
第十章 光纤及光纤通信系统的测量 219
二、光纤损耗的测量 220
三、光纤色散与带宽的测量 223
第二节 光纤通信系统的测量 227
一、光发射机发送光功率的测量 227
二、光源消光比的测量 227
三、光接收机灵敏度的测量 227
四、光接收机动态范围的测量 228
五、光纤通信系统测量中的眼图 228
小结 229
复习思考题 229
参考书 230
附 光纤通信原理自学考试大纲 233
《自学考试大纲》出版前言 233
Ⅰ.课程性质与设置目的要求 234
Ⅱ.课程内容与考核目标 235