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第1章 概述1

1.1 光纤通信的概念1

1.1.1 什么是光纤通信1

1.1.2 光纤通信系统的组成1

1.2 光纤通信的发展历史3

1.2.1 光纤通信的里程碑3

1.2.2 爆炸性发展4

1.3 现代光纤通信技术5

1.3.1 光纤通信技术特点5

1.3.2 现代光纤通信技术角色6

习题与思考题7

第2章 光纤8

2.1 光纤概述8

2.1.1 光纤的构造8

2.1.2 光纤的分类8

2.2 光纤的传输原理10

2.2.1 光线理论10

2.2.2 波动理论13

2.3 光纤的传输特性19

2.3.1 带宽和色散19

2.3.2 光纤的损耗21

2.3.3 光纤的非线性效应22

2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤25

2.4.1 G.652光纤25

2.4.2 G.653光纤26

2.4.3 G.655光纤26

习题与思考题28

第3章 光发送机和光接收机29

3.1 激光产生的物理基础29

3.1.1 能级的跃迁29

3.1.2 激光器的一般工作原理31

3.2 半导体激光器和发光电二极管33

3.2.1 半导体激光器的发光机理33

3.2.2 半导体激光器的工作特性38

3.2.3 半导体发光电二极管的发光机理40

3.2.4 半导体发光电二极管的工作特性41

3.3 几种特殊结构的半导体激光器42

3.3.1 分布反馈（DFB）激光器42

3.3.2 分布布拉格反射（DBR）激光器44

3.3.3 垂直腔面发射激光器（VCSEL）44

3.4 光源的调制45

3.4.1 光源的直接调制45

3.4.2 光源的间接调制49

3.5 光发送机50

3.5.1 光发送机的结构组成50

3.5.2 光发送机的主要技术指标52

3.6 光检测器件54

3.6.1 光纤通信对光检测器件的要求54

3.6.2 PIN光电二极管的工作机理55

3.6.3 PIN光电二极管的特性参数及特点56

3.6.4 APD光电二极管的工作机理58

3.6.5 APD光电二极管的特性参数及特点59

3.7 光接收机60

3.7.1 光接收机的结构组成60

3.7.2 前置放大器61

3.7.3 光接收机的主要技术指标63

习题与思考题67

第4章 光放大器与光纤激光器68

4.1 光放大器基本概述68

4.1.1 增益频谱和带宽70

4.1.2 增益饱和度71

4.1.3 放大器噪声71

4.2 掺铒光纤放大器73

4.2.1 泵浦需求75

4.2.2 增益频谱76

4.2.3 基本原理和基本特性76

4.2.4 多通道放大78

4.2.5 分布式放大器81

4.3 光纤拉曼放大器81

4.3.1 拉曼增益和带宽82

4.3.2 拉曼放大器特性83

4.3.3 拉曼放大器性能85

4.4 半导体光放大器85

4.4.1 放大器设计86

4.4.2 放大器特性87

4.4.3 系统应用88

4.5 几种新型放大器89

4.5.1 掺铥光纤放大器89

4.5.2 光波导放大器90

4.5.3 光子晶体光纤放大器91

4.6 光纤激光器92

4.6.1 光纤激光器基本工作机理92

4.6.2 光纤激光器特点及分类97

4.7 光放大器的测试98

4.7.1 掺铒光纤放大器99

4.7.2 光纤拉曼放大器100

4.7.3 半导体光放大器101

习题与思考题101

第5章 光器件103

5.1 光器件概述103

5.2 光纤光栅104

5.2.1 光纤光栅基本工作原理105

5.2.2 各种常见光纤光栅的特性及应用105

5.3 光滤波器108

5.3.1 光滤波器概述108

5.3.2 法布里-珀罗型滤波器109

5.3.3 马赫-曾德尔滤波器111

5.3.4 环形谐振滤波器113

5.4 光连接器与衰减器114

5.4.1 光连接器114

5.4.2 光衰减器117

5.5 耦合器与分束器119

5.6 复用器121

5.6.1 衍射光栅型122

5.6.2 DTF型122

5.6.3 熔锥型123

5.6.4 集成光波导型123

5.7 光隔离器与环形器124

5.7.1 光隔离器124

5.7.2 光环形器126

5.8 光开关与光交叉连接器126

5.8.1 光开关126

5.8.2 光交叉连接器129

5.9 光波长转换器130

5.10 光器件测试133

5.10.1 插入损耗的测量133

5.10.2 回波损耗的测量133

5.10.3 隔离度的测量134

5.10.4 方向性的测量135

5.10.5 偏振相关损耗的测量135

习题与思考题136

第6章 SDH传输技术及网络137

6.1 两种数字光纤通信系统传输系列：PDH和SDH137

6.2 SDH技术138

6.2.1 SDH的产生138

6.2.2 SDH的主要特点139

6.2.3 SDH的帧结构140

6.2.4 SDH的复用结构和步骤141

6.2.5 SDH的传输网结构和自愈能力143

6.3 城域光网络149

6.3.1 城域光网络的概念及特点149

6.3.2 城域光网络的发展149

6.3.3 基于SDH的多业务传送平台152

6.3.4 弹性分组环技术154

6.4 光接入网技术155

6.4.1 光接入网的结构155

6.4.2 光接入网的特点和传输技术157

6.4.3 基于SDH的光接入网159

6.5 SDH光接口的测试160

6.5.1 测试仪表160

6.5.2 平均光发送功率的测试161

6.5.3 消光比的测试161

6.5.4 光源器件的谱宽和工作波长的测试162

6.5.5 光接收机灵敏度的测试162

6.5.6 光接收机过载光功率和动态范围的测试163

习题与思考题163

第7章 光纤通信复用技术165

7.1 光波分复用的基本概念165

7.1.1 基本概念165

7.1.2 密集与稀疏166

7.2 WDM系统的工作原理与基本结构167

7.2.1 WDM系统的工作原理167

7.2.2 WDM系统的基本结构170

7.3 光波分复用系统的关键技术172

7.3.1 关键器件172

7.3.2 波长路由176

7.3.3 信道串扰178

7.3.4 WDM光信道监控和网络安全性180

7.4 光时分复用182

7.4.1 基本概念182

7.4.2 超短脉冲光源182

7.4.3 通道复用183

7.4.4 通道解复用184

7.4.5 OTDM系统性能184

7.5 光码分复用185

7.5.1 基本概念185

7.5.2 扩频码技术186

7.5.3 编／解码技术187

7.5.4 OCDM系统性能190

7.6 WDM测试190

7.6.1 WDM的测试指标190

7.6.2 WDM的测试仪器和测试方法192

习题与思考题195

第8章 光纤通信系统性能与设计196

8.1 光纤通信系统的概念196

8.1.1 基本光纤通信系统结构197

8.1.2 光纤传输特性对系统的影响199

8.2 数字光纤通信系统性能及测试201

8.2.1 数字光纤通信系统的主要性能指标201

8.2.2 系统传输性能指标的测试203

8.3 单通道数字光纤通信系统结构与设计207

8.3.1 系统结构207

8.3.2 光纤通信系统设计的总体考虑210

8.3.3 单通道系统中继距离设计212

8.4 多通道数字光纤通信系统设计214

8.4.1 系统设计中应注意的问题214

8.4.2 WDM+EDFA系统中继距离设计216

习题与思考题220

第9章 光纤通信新技术221

9.1 下一代光网络221

9.1.1 下一代网络的基本概念221

9.1.2 下一代网络中的光传送网222

9.2 光交换技术225

9.2.1 空分光交换226

9.2.2 时分光交换226

9.2.3 波分光交换227

9.2.4 码分光交换228

9.2.5 光分组交换228

9.3 自动交换光网络230

9.3.1 自动交换光网络的基本概念230

9.3.2 自动交换光网络的体系结构231

9.3.3 自动交换光网络的控制信令协议234

9.3.4 自动交换光网络的路由237

9.3.5 自动交换光网络的演进239

9.4 全光网络通信240

9.4.1 全光网络的概念及特点240

9.4.2 全光网络的分类及结构240

9.4.3 全光通信的关键技术241

9.4.4 全光网管理243

9.4.5 全光网的安全性245

9.5 量子光通信技术247

9.5.1 量子光通信基础247

9.5.2 量子光通信特点248

9.5.3 量子光通信研究进展及热点251

习题与思考题253

附录 光纤通信常用英文缩写及中英文对照254

主要参考文献260