光纤通信与空间光通信技术

上篇 光纤通信技术第1章 引言1.1 光纤通信系统的优点1.2 光纤通信系统的基本组成第2章 光源与光发射机2.1 激光的发光原理2.1.1 原子的能级结构2.1.2 光与物质的相互作用2.1.3 半导体材料的能带结构2.1.4 PN结的能带2.2 LD的工作特性2.2.1 功率-电流特性2.2.2 转换效率2.2.3 温度特性2.2.4 光谱特性2.2.5 方向性2.2.6 暂态特性2.3 发光二极管的结构和特性2.3.1 发光二极管的结构2.3.2 发光二极管的工作特性2.4 光源的内调制2.4.1 LED的模拟调制2.4.2 LED的数字调制2.4.3 LD的模拟调制2.4.4 LD的数字调制2.5 光源的外调制2.5.1 电光强度调制2.5.2 光波导调制2.6 脉冲编码2.6.1 曼彻斯特编码2.6.2 CMI码2.6.3 mBnB码第3章 光电探测器与光接收机3.1 光电探测器3.1.1 PIN光电二极管3.1.2 雪崩光电二极管3.2 光接收机3.2.1 光接收机的结构3.2.2 光接收机的噪声3.2.3 光接收机的信噪比3.2.4 光接收机的误码率3.2.5 光接收机的灵敏度第4章 光纤4.1 光纤概述4.2 光纤的传输原理4.2.1 几何光学法4.2.2 波动光学法4.3 光纤的损耗特性4.3.1 紫外吸收4.3.2 红外吸收4.3.3 散射损耗4.3.4 金属元素吸收4.3.5 氢氧根吸收4.3.6 辐射损耗4.4 光纤的色散与带宽4.4.1 模式色散4.4.2 材料色散4.4.3 波导色散4.4.4 偏振色散4.5 光纤的非线性效应4.5.1 非线性折射率4.5.2 非线性受激散射第5章 光无源器件和光放大器5.1 光纤连接器5.1.1 光纤固定连接方式5.1.2 光纤活动连接方式5.2 光开关5.2.1 机械式光开关5.2.2 电光开关5.2.3 液晶光开关5.2.4 磁光开关5.2.5 热光开关5.2.6 微机电光开关5.3 光耦合器5.3.1 光耦合器的特征参数5.3.2 光耦合器的拓扑结构5.4 光隔离器5.5 光衰减器5.6 光放大器5.6.1 稀土掺杂光纤放大器5.6.2 拉曼光纤放大器5.6.3 半导体光放大器第6章 光纤通信系统与光网络6.1 光纤损耗和色散对系统性能的影响6.1.1 损耗限制系统6.1.2 色散限制系统6.2 光纤通信系统的功率预算和上升时间预算6.3 光数字传输网6.4 数字光纤通信系统的性能指标6.4.1 误码性能6.4.2 抖动性能6.5 波分复用技术6.5.1 WDM基本原理6.5.2 WDM系统的核心技术6.6 光时分复用技术6.7 接入网技术下篇 空间光通信技术第7章 引言7.1 概述7.2 空间光通信技术的应用和发展现状7.2.1 星际空间通信应用7.2.2 地面商用通信应用7.2.3 军事通信应用7.3 关键技术7.3.1 精密、可靠的光束控制技术7.3.2 高灵敏度和高抗干扰性的光信号接收技术7.3.3 快速、精确的APT技术7.3.4 大气信道的研究7.3.5 调制和编、解码方式研究7.4 发展趋势第8章 空间光通信系统的功率预算8.1 简化的功率预算公式8.2 星际空间光通信系统的功率预算8.2.1 高斯光束8.2.2 光束抖动8.2.3 功率预算8.3 地面水平空间光通信系统的功率预算8.3.1 大气衰减8.3.2 大气湍流8.3.3 湍流大气中的光强闪烁8.3.4 湍流大气中的光束漂移8.3.5 湍流大气中的光束扩展8.3.6 功率预算8.4 斜程空间光通信系统的功率预算8.5 空间光通信系统的信噪比与误码率8.5.1 信噪比8.5.2 误码率第9章 空间光通信系统方案设计9.1 光源9.1.1 半导体激光器9.1.2 主振功放9.1.3 光纤激光器9.1.4 Nd：YAG激光器9.2 探测器9.3 光学天线9.3.1 离轴式牛顿望远系统9.3.2 卡塞格林望远系统9.3.3 离轴式格里高利望远系统9.3.4 附加透镜式卡塞格林望远系统9.3.5 附加施密特校正板式卡塞格林望远系统9.3.6 马克斯托夫-卡塞格林望远系统9.4 APT系统9.4.1 捕获系统9.4.2 跟踪系统9.5 光信号调制原理与技术9.5.1 开关键控调制9.5.2 脉冲位置调制9.5.3 数字脉冲间隔调制9.5.4 几种调制方式的性能比较第10章 地面水平空间光通信系统样机设计10.1 主要技术指标与器件10.2 系统的结构10.3 激光器驱动电路10.3.1 直接光强度调制10.3.2 激光器驱动电路设计10.3.3 驱动电路外围电路设计及取值10.3.4 电路设计中需要注意的若干问题10.3.5 实验测试结果及分析10.4 光接收电路10.4.1 前置放大器10.4.2 限幅放大器10.4.3 接收电路设计10.4.4 电路设计中需要注意的若干问题10.4.5 实验测试10.5 以太网接口模块10.5.1 媒体转换器IP113的内部结构10.5.2 IP113外围电路设计10.5.3 实验测试10.6 光学天线10.6.1 光学天线的结构10.6.2 天线效率以及准直发散角的实验测试10.7 空间光通信链路功率预算10.8 空间光通信系统测试10.8.1 基于视频处理的空间光通信10.8.2 基于以太网传输的空间光通信第11章 空间光通信的保密性能11.1 概述11.2 空间光通信信号被截获的可能性11.2.1 在信道外截获散射光信号的理论模型11.2.2 散射区域的限制条件11.2.3 计算实例第12章 空间光通信系统中脉冲展宽问题的研究12.1 概述12.2 大气色散12.2.1 大气色散对单纵模激光器产生的光脉冲的影响12.2.2 大气色散对多纵模激光器产生的光脉冲的影响12.3 大气扰动的影响12.4 光学系统的影响12.5 采用低精度大口径非成像光学元件的研究12.5.1 采用大口径光学接收天线的原因12.5.2 几种典型非成像光学元件的仿真计算参考文献

　　本书结合光纤通信技术和空间光通信技术目前的发展动态，全面介绍了以光为载波的通信系统的基本概念、原理、技术以及系统设计方法，上篇主要内容包括：光纤通信系统的优点及组成；光源器件的结构、发光原理、调制原理及编码技术；光检测器件的结构和原理，光接收机的相关理论；光纤的传输原理和特性，光纤的非线性效应；光无源器件和光放大器的原理与应用；光纤通信系统性能指标与光网络技术。下篇主要内容包括：空间光通信技术的发展现状及关键技术；空间光通信系统的功率预算；各部分的方案设计；地面水平空间光通信系统的样机设计；空间光通信系统保密性能的研究及光脉冲展宽问题的研究。