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第1章 光纤的基本理论1

1.1 光纤的射线光学分析1

1.1.1 光纤的结构和分类1

1.1.2 多模阶跃折射率光纤的射线光学理论分析3

1.1.3 渐变折射率光纤4

1.2 阶跃折射率光纤的波动光学理论6

1.2.1 波动方程6

1.2.2 波动方程的解和光纤中的模式7

1.3 渐变折射率光纤的理论分析22

1.3.1 平方律型折射率分布光纤的波动理论解法23

1.3.2 WKBJ法的基本思想27

1.4 光纤的损耗27

1.4.1 引起光纤损耗的因素28

1.4.2 光纤的损耗特性曲线一损耗谱28

1.5 光纤的色散29

1.5.1 光纤色散的概念29

1.5.2 光纤色散的种类30

1.5.3 光纤色散的表示法31

1.6 光纤中的非线性光学效应32

1.6.1 受激散射效应32

1.6.2 折射率扰动33

1.7 单模光纤35

1.7.1 单模光纤的结构特点35

1.7.2 单模光纤的基本分析35

1.7.3 单模光纤的特性参数37

1.7.4 单模光纤的分类39

1.8 光纤的制造工艺和光缆的构造40

1.8.1 光纤的制造工艺40

1.8.2 光缆的构造41

1.9 小结44

习题45

第2章 光源和光发射机46

2.1 半导体激光器46

2.1.1 激光原理的基础知识46

2.1.2 激光激射条件50

2.1.3 结构理论52

2.1.4 典型分类58

2.1.5 模式概念65

2.1.6 基本性质68

2.2 半导体发光二极管74

2.2.1 工作原理74

2.2.2 结构和分类75

2.2.3 主要性质75

2.3 光源的直接调制76

2.3.1 光源的两种调制方式76

2.3.2 光源的直接调制77

2.3.3 直接调制激光发射机82

2.4 光源的间接调制86

2.4.1 间接调制的类型和特点86

2.4.2 电光调制和波导调制器88

2.4.3 电吸收调制器88

2.5 光源的调制格式89

2.5.1 光调制格式的类型89

2.5.2 高速长距离系统中常用的调制格式91

2.6 小结94

习题94

第3章 光接收机96

3.1 光接收机简介96

3.1.1 光接收机的分类与性能指标96

3.1.2 直接检测光接收机的构成及功能97

3.2 光电检测器98

3.2.1 PN结的光电效应98

3.2.2 PIN光电二极管99

3.2.3 雪崩光电二极管104

3.3 放大电路及其噪声108

3.3.1 噪声的数学处理108

3.3.2 放大器输入端的噪声源110

3.3.3 场效应管和双极晶体管的噪声源112

3.3.4 前置放大器的设计116

3.4 光接收机的灵敏度117

3.4.1 灵敏度计算的一般方法117

3.4.2 灵敏度的高斯近似计算118

3.4.3 影响光接收机灵敏度的主要因素121

3.5 光接收机的组成模块122

3.5.1 码间干扰问题与均衡滤波电路122

3.5.2 接收机的动态范围和自动增益控制电路125

3.5.3 再生电路127

3.6 相干检测光接收机简介130

3.6.1 相干检测原理简介132

3.6.2 DPSK信号的准相干检测134

小结135

习题136

第4章 光纤通信系统138

4.1 模拟光纤通信138

4.2 数字光纤通信系统和总体设计140

4.2.1 数字光纤通信系统基本组成140

4.2.2 数字光纤通信系统总体设计143

4.3 数字光纤传输系统的性能指标150

4.3.1 误码性能150

4.3.2 抖动、漂移性能153

4.3.3 可用性154

4.4 光纤放大器及其在光纤通信系统中的应用154

4.4.1 掺铒光纤放大器155

4.4.2 喇曼光纤放大器161

4.5 光载无线技术164

4.5.1 光载无线技术简介164

4.5.2 ROF系统的关键技术165

4.5.3 ROF技术的主要应用168

4.6 小结170

习题170

第5章 无源光器件和WDM技术172

5.1 无源器件的几个常用性能参数172

5.2 光纤和波导型无源光器件173

5.2.1 光连接器和光耦合器173

5.2.2 偏振控制器176

5.2.3 光纤布拉格光栅177

5.2.4 Mach-Zahnder滤波器179

5.2.5 非线性环路镜180

5.3 光学无源器件182

5.3.1 偏振分束器182

5.3.2 光隔离器182

5.3.3 光环行器183

5.3.4 自聚焦透镜185

5.3.5 F-P腔滤波器185

5.3.6 光栅187

5.4 波分复用、解复用器件188

5.4.1 光栅型复用、解复用器188

5.4.2 干涉膜滤波器型复用、解复用器件190

5.4.3 阵列波导光栅型复用、解复用器191

5.5 光开关193

5.5.1 机械光开关193

5.5.2 微电机械光开关194

5.5.3 热光开关195

5.5.4 波长选择开关197

5.5.5 高速光开关199

5.6 WDM光纤传输系统201

5.6.1 波分复用、密集波分复用和光频分复用201

5.6.2 波分复用系统的构成202

5.6.3 WDM系统的标称波长204

5.6.4 波分复用系统的管理技术206

5.6.5 大容量WDM实验系统的示例207

5.7 小结208

习题209

第6章 光网络211

6.1 光网络的发展与演变211

6.1.1 光网络发展概况211

6.1.2 光分组交换网213

6.1.3 光突发交换网218

6.2 光传送网221

6.2.1 光传送网的分层结构222

6.2.2 光交叉连接节点的结构222

6.2.3 光分插复用器和WDM环形网226

6.2.4 IP over WDM技术231

6.3 自动交换光网络233

6.3.1 ASON的体系结构233

6.3.2 ASON的控制平面235

6.3.3 ASON的三种连接237

6.3.4 ASON的特点238

6.4 分组传送网239

6.4.1 发展情况239

6.4.2 MPLS-TP的网络功能架构240

6.4.3 MPLS-TP的多业务承载和数据转发功能242

6.4.4 MPLS-TP的OAM与生存性242

6.5 城域与接入光网络243

6.5.1 城域光网络概况243

6.5.2 城域网的技术选择245

6.5.3 接入光网络251

6.6 小结257

习题257

第7章 扩大容量和增加功能的新光通信技术259

7.1 大容量WDM系统超长传输技术259

7.1.1 概述259

7.1.2 新型光纤技术260

7.1.3 新型光调制技术262

7.1.4 分布式光放大技术264

7.1.5 前向纠错编码技术265

7.1.6 光孤子技术265

7.2 色散和偏振模色散补偿266

7.2.1 概述266

7.2.2 常用的色散补偿技术268

7.2.3 偏振模色散补偿技术272

7.3 光时分复用技术273

7.3.1 概述273

7.3.2 光时分复用原理273

7.3.3 光时分复用关键技术274

7.3.4 光时分复用网络278

7.4 量子通信280

7.4.1 概述280

7.4.2 量子通信的理论基础281

7.4.3 量子通信的实现方案281

7.4.4 量子密码术282

7.4.5 量子通信的特点283

7.5 小结283

习题284

第8章 光纤通信测量285

8.1 测量的标准285

8.2 光纤特性的测量286

8.2.1 光纤衰减常数的测量286

8.2.2 单模光纤色散的测量289

8.2.3 单模光纤的偏振模色散的测量290

8.3 光器件的测量293

8.3.1 半导体光源的测量294

8.3.2 半导体光检测器的测量298

8.3.3 无源光器件的测量301

8.4 光纤通信系统的测量303

8.4.1 系统误码性能的测量303

8.4.2 系统抖动性能的测量306

8.4.3 系统光接口性能的测量312

8.5 小结316

习题316