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第1章 概述1

1.1 现代光纤通信发展简史1

目录1

1.2 光纤通信系统的组成2

1.3 光纤通信的特点2

1.4 光纤通信的类型3

1.5 光纤通信的发展方向5

习题7

2.1.1 光纤结构8

2.1.2 光纤类型8

2.1 光纤结构和类型8

第2章 通信光纤和光无源器件8

2.2 光纤的导光原理13

2.2.1 几何光学方法14

2.2.2 波动光学理论16

2.3 光纤的传输特性17

2.3.1 光纤的衰减特性17

2.3.2 光纤的色散特性21

2.4 光纤的主要参数26

2.5 光纤的非线性效应28

2.6 光缆33

2.6.1 光纤制造工艺简述33

2.6.2 光缆34

2.7 光纤主要参数的测量35

2.7.1 光纤衰减的测量36

2.7.2 光纤带宽的测量38

2.7.3 单模光纤截止波长和色散测量40

2.8 光无源器件43

2.8.1 光纤活动连接器43

2.8.2 光耦合器44

2.8.3 光隔离器与光环行器47

2.8.4 光衰减器48

2.8.5 光开关50

习题50

3.2 半导体光源的发光机理52

3.1 对光源的基本要求52

第3章 光源和光检测器52

3.3 光源的分类及特性53

3.4 激光器55

3.4.1 激光器的原理和结构55

3.4.2 半导体激光器的特性57

3.4.3 分布反馈（DFB）半导体激光器63

3.4.4 分布布拉格反射（DBR）半导体激光器64

3.4.5 MQW多量子阱激光器64

3.4.6 垂直腔面发光激光器（VCSEL）65

3.4.7 光纤光栅外腔可调谐半导体激光器66

3.4.8 超短光脉冲激光器66

3.5 发光二极管67

3.6 半导体光源与光纤的耦合69

3.7 对光电检测器的基本要求70

3.8 半导体光电检测器机理71

3.9 半导体光电检测器的特性及参数73

3.9.1 PIN光电二极管的特性及参数73

3.9.2 雪崩光电二极管APD的特性和参数76

3.10 光电检测器与光纤的耦合80

习题81

第4章 光发射机与光接收机82

4.1 光发射机的基本组成及要求82

4.2.1 光源调制方式83

4.2 光发射机的光调制技术83

4.2.2 光源直接调制原理84

4.3 数字光发射机的驱动电路85

4.3.1 驱动条件85

4.3.2 驱动电路85

4.4 数字光发射机的辅助电路86

4.4.1 温度变化及器件老化的影响86

4.4.2 控制电路87

4.4.3 激光器保护电路89

4.4.4 告警电路89

4.4.5 LD组件89

4.5.2 光发射机消光比的测量90

4.5.1 光发射机平均输出光功率的测量90

4.5 光发射机指标的测试90

4.6 光接收机的基本组成及要求91

4.7 光接收机的主要电路92

4.7.1 偏置电路92

4.7.2 前置放大器93

4.7.3 均衡电路95

4.7.4 自动增益控制电路和动态范围95

4.8 光接收机的噪声96

4.8.1 光检测器噪声96

4.8.2 放大器噪声97

4.9.1 PIN光接收机的灵敏度100

4.9 光接收机灵敏度的计算100

4.9.2 APD光接收机灵敏度101

4.10 光接收机主要技术指标的测量104

4.10.1 光接收机灵敏度的测量104

4.10.2 光接收机动态范围的测量105

习题106

附录4.1 Personick参数表107

附录4.2 光功率单位换算表111

第5章 光波复用与放大112

5.1 光波复用技术概述112

5.1.1 光波分复用（WDM）112

5.1.2 光频分复用（OFDM）112

5.1.4 光码分复用（OCDM）113

5.1.3 时分复用（OTDM）113

5.1.5 空分复用（SDM）114

5.1.6 方向分割复用（DDM）114

5.1.7 副载波复用（SCM）技术114

5.2 波分复用（WDM）114

5.2.1 WDM基本原理114

5.2.2 波分复用系统的组成117

5.2.3 光波分复用系统结构119

5.2.4 光波分复用的分层模型及功能描述120

5.2.5 光波分复用系统的主要设备122

5.3 光时分复用（OTDM）125

5.4 光频分复用（OFDM）125

5.5 光码分多址复用（OCDMA）126

5.6 光中继器128

5.7 光放大器的分类及特性128

5.7.1 光放大器的分类128

5.7.2 光放大器的特性130

5.8 掺铒光纤放大器（EDFA）132

5.9 半导体光放大器134

5.10 非线性光纤放大器135

5.10.1 光纤拉曼放大器（FRA）135

5.10.2 光纤布里渊放大器（FBA）138

5.11 新型放大器139

5.11.1 掺铒波导放大器139

习题140

5.11.2 拉曼连续型放大器140

第6章 数字光纤通信系统142

6.1 两种传输体制142

6.1.1 准同步数字系列PDH142

6.1.2 同步数字系列SDH146

6.1.3 SDH帧结构150

6.1.4 SDH的开销（OH）功能152

6.1.5 SDH系列的复用153

6.1.6 SDH设备159

6.2 光端机的作用和组成160

6.3.2 常用线路码型162

6.3.1 对线路码型的基本要求162

6.3 线路码型162

6.3.3 编译码电路简介165

6.3.4 误码和误码检测166

6.3.5 线路码型的性能比较168

6.4 系统的主要性能指标168

6.4.1 系统参考模型168

6.4.2 系统的主要电性能指标170

6.4.3 系统的光性能参数173

6.5 中继段传输距离的计算177

6.5.1 中继段传输距离的计算方法177

6.5.2 损耗受限系统中继段长度的计算179

6.5.3 色散（带宽）受限系统中继段长度的计算180

6.5.4 光接收机动态范围对中继段长度的要求183

6.5.5 最坏值设计法确定实际中继段长度184

6.5.6 上升时间预算184

习题186

附录 SDH系统光接口及有关参数188

第7章 光纤通信网191

7.1 概述191

7.2 SDH传送网193

7.2.1 SDH传送网分层模型193

7.2.2 SDH网的物理拓扑195

7.2.3 SDH网络结构196

7.2.4 SDH自愈网原理198

7.3 光纤接入网203

7.3.1 接入网概述203

7.3.2 光接入网（OAN）205

7.4 高速光纤计算机网212

7.4.1 计算机网络分类212

7.4.2 局域网／城域网概述213

7.4.3 光纤分布式数据接口FDDI215

7.4.4 DQDB219

7.4.5 光纤局域网223

习题227

8.1.1 相干光通信的工作原理229

8.1 相干光通信技术229

第8章 光纤通信新技术229

8.1.2 相干光通信的特点230

8.1.3 相干光通信的关键技术230

8.2 光孤子通信技术231

8.2.1 光孤子的形成231

8.2.2 光孤子通信系统的基本组成与要求232

8.2.3 光孤子通信的关键技术233

8.3 全光网络技术234

8.3.1 全光网络的基本概念234

8.3.2 全光网络的特点235

8.3.3 全光网络的相关技术236

8.3.4 全光网络的网络元件237

8.4 光交换技术240

8.4.1 波道空分光交换240

8.4.2 自由空间光交换241

8.4.3 时分光交换241

8.4.4 波分光交换242

8.5 波长变换技术243

8.5.1 概述243

8.5.2 光电光型波长变换技术244

8.5.3 全光型波长变换技术244

习题246

参考文献247