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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5

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21

1.3.1　平方律折射率分布光纤的波动理论解法21

1.3.2　WKBJ法的基本思想24

1.4.1 引起光纤损耗的因素25

1.4　光纤的损耗25

1.4.2　光纤的损耗特性曲线——损耗谱26

1.5　光纤的色散26

1.5.1　光纤色散的概念26

1.5.2　光纤色散的表示法28

1.5.3 光纤色散的种类28

1.6　光纤中的非线性光学效应29

1.6.1　受激散射效应29

1.6.2　折射率扰动30

1.7　单模光纤31

1.7.1　单模光纤的结构特点31

1.7.2　单模光纤的基本分析31

1.7.3　单模光纤的特性参数32

1.7.4　单模光纤的分类34

1.8　光纤的制造工艺和光缆的构造35

1.8.1　光纤的制造工艺35

1.8.2　光缆的构造36

1.9 小结39

习题40

第2章　光源和光发射机41

2.1　激光原理的基础知识41

2.1.1　原子的能级和晶体中的能带41

2.1.2　能级的跃迁43

2.1.3　光增益区的形成44

2.2　半导体激光器45

2.2.1　基本原理45

2.2.2　结构理论48

2.2.3　典型分类55

2.2.4　模式概念61

2.2.5　基本性质65

2.3　半导体发光二极管71

2.3.1 工作原理71

2.3.2　结构和分类71

2.3.3　主要性质72

2.4　光源的调制原理73

2.4.1　光源的两种调制方式73

2.4.2　光源的直接调制74

2.4.3　LD数字调制过程的瞬态分析75

2.4.4　光源的间接调制79

2.5.1 激光器的实用组件80

2.5　光发射机和外调制器80

2.5.2　光发射机的组成81

2.5.3 波导调制器和电吸收调制器84

2.6 小结85

习题86

第3章　光接收机88

3.1　光接收机简介88

3.1.1　光接收机的组成88

3.1.2　光接收机的性能指标89

3.2　光电检测器90

3.2.1 PN结的光电效应90

3.2.2 PIN光电二极管91

3.2.3　雪崩光电二极管95

3.3　放大电路及其噪声98

3.3.1　噪声的数学处理99

3.3.2　放大器输入端的噪声源101

3.3.3　场效应管和双极晶体管的噪声源103

3.3.4　前置放大器的设计106

3.4　光接收机灵敏度的计算107

3.4.1　灵敏度计算的一般方法107

3.4.2　光电检测过程的统计分布和灵敏度的精确计算108

3.4.3　灵敏度的高斯近似计算110

3.4.4　S.D.Personick高斯近似计算公式112

3.5　光接收机的组成模块120

3.5.1　码间干扰问题与均衡滤波电路121

3.5.2　接收机的动态范围和自动增益控制电路123

3.5.3　再生电路125

3.6　小结128

习题130

第4章　光纤通信系统132

4.1　模拟光纤通信132

4.2　数字光纤通信系统134

4.3 SDH系统137

4.3.1 SDH/Sonet技术的产生137

4.3.2 SDH技术的特点138

4.4　数字光纤传输系统的总体设计141

4.4.1 总体考虑141

4.4.2　再生段的设计143

4.5.1　误码性能147

4.5　数字光纤传输系统的性能指标147

4.5.2　抖动、漂移性能150

4.6　光纤放大器及其在光纤通信系统中的应用153

4.6.1　掺铒光纤放大器154

4.6.2　喇曼光纤放大器160

4.7　小结163

习题163

第5章　无源光器件和WDM技术165

5.1　无源器件的几个常用性能参数165

5.2　光纤和波导型无源光器件166

5.2.1 光连接器和光耦合器166

5.2.2　偏振控制器169

5.2.3　光纤布拉格光栅170

5.2.4　Mach-Zahnder滤波器171

5.2.5 非线性环路镜172

5.3　光学无源器件174

5.3.1　偏振分束器174

5.3.2　光隔离器175

5.3.3　光环行器176

5.3.4 自聚焦透镜177

5.3.5　F-P腔滤波器178

5.3.6　光栅179

5.4　波分复用、解复用器件180

5.4.1 光栅型复用、解复用器180

5.4.2　干涉膜滤波器型复用、解复用器件182

5.4.3 阵列波导光栅型复用、解复用器183

5.5　光开关185

5.5.1　机械光开关185

5.5.2　微机械光开关186

5.5.3　热光开关187

5.5.4　其他类型的光开关188

5.6　WDM光纤传输系统190

5.6.1　波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）和光频分复用（OFDM）191

5.6.2　波分复用系统的构成191

5.6.3　WDM系统的标称波长193

5.6.4　波分复用系统的管理技术195

5.6.5 大容量WDM实验系统的示例196

5.7　小结197

习题198

6.1　光网络的发展与演变200

第6章　光网络200

6.2　光传送网（OTN）202

6.2.1　光传送网的分层结构202

6.2.2 光交叉连接（OXC）节点的结构203

6.2.3　光分插复用器的结构和WDM环形网207

6.2.4　IP over WDM技术210

6.3 自动交换光网络（ASON）212

6.3.1 ASON的体系结构212

6.3.2 ASON的控制平面214

6.3.3 ASON的三种连接216

6.3.4 ASON的特点217

6.4.1 光突发交换的网络结构和节点结构218

6.4 光突发交换网218

6.4.2 OBS的MAC层和封装技术220

6.4.3 OBS的协议221

6.4.4　光突发交换与自动交换光网络221

6.5　城域光网络222

6.5.1　城域光网络概况222

6.5.2　城域网的技术选择224

6.6　接入光网络232

6.6.1 光纤接入网的定义和概况232

6.6.2　有源光网络233

6.6.3　点到多点的无源光网络233

6.6.4　光电混合接入网237

6.6.5 光纤到户（FTTH）238

6.7　小结239

习题240

第7章　扩大容量和增加功能的新光通信技术242

7.1 色散补偿242

7.1.1　概述242

7.1.2 色散补偿原理244

7.1.3 色散补偿光纤245

7.1.4　啁啾光纤光栅法246

7.1.5　预啁啾技术247

7.1.6　色散支持传输法248

7.1.7　频谱反转法248

7.1.8 色散管理光孤子传输248

7.1.9　偏振模色散补偿技术249

7.2　光时分复用技术250

7.2.1　概述250

7.2.2　光时分复用原理250

7.2.3　光时分复用关键技术251

7.2.4　光时分复用网络255

7.3　光分组交换258

7.3.1　概述258

7.3.2　光分组的编码和组装260

7.3.3　光分组交换节点结构261

7.3.4　光同步技术266

7.3.5　冲突解决方案266

7.3.6　光逻辑器件267

7.3.7　对光分组网前景的展望268

7.4　量子通信269

7.4.1　概述269

7.4.2　量子通信的理论基础269

7.4.3　量子通信的典型方式270

7.4.4　量子密码术271

7.4.5　量子通信的特点272

7.5　小结272

习题273

第8章　光纤通信测量274

8.1　测量的标准274

8.2　光纤特性的测量275

8.2.1　光纤衰减常数的测量275

8.2.2　单模光纤色散的测量278

8.2.3　单模光纤的偏振模色散的测量279

8.3　光器件的测量282

8.3.1 半导体光源的测量283

8.3.2　半导体光检测器的测量287

8.3.3　无源光器件的测量290

8.4　光纤通信系统的测量292

8.4.1 系统误码性能的测量292

8.4.2　系统抖动性能的测量296

8.4.3 系统光接口性能的测量302

8.5　小结306

习题306

参考文献308