光纤通信技术

第1章概述1

1.1光纤通信的基本概念1

1.1.1引言1

1.1.2光纤通信系统的基本组成2

1.1.3光纤通信的优越性3

1.2光纤通信的现状及发展趋势3

1.2.1光纤通信技术的现状3

1.2.2光纤通信技术的发展趋势3

第2章光导纤维5

2.1光纤的结构和分类5

2.1.1光纤的结构5

2.1.2光纤的分类5

2.2用射线理论分析光纤的导光原理7

2.2.1平面波在两介质交界面的反射与折射7

2.2.2阶跃型光纤的导光原理11

2.2.3渐变型光纤的导光原理13

2.3用波动理论分析光纤的导光原理19

2.3.1麦克斯韦方程及波动方程19

2.3.2阶跃型光纤的标量近似解法22

2.3.3渐变型光纤的标量近似解法32

2.4单模光纤37

2.4.1单模光纤的折射率分布37

2.4.2单模传输的理论分析39

2.4.3单模光纤的双折射41

2.4.4新型单模光纤43

2.5光纤的传输特性45

2.6光纤的非线性效应53

2.6.1受激光散射效应54

2.6.2光纤折射率随光强度变化而引起的非线性效应54

2.6.3光孤子通信56

小结59

习题60

第3章光纤通信器件61

3.1半导体光源61

3.1.1激光器的物理基础61

3.1.2激光器的工作原理64

3.1.3半导体激光器的结构、工作原理及工作特性67

3.1.4分布反馈半导体激光器73

3.1.5量子阱半导体激光器74

3.2半导体光电检测器74

3.2.1半导体的光电效应74

3.2.2光纤通信中常用的半导体光电检测器76

3.2.3光电检测器的特性78

3.3光放大器80

3.3.1掺铒光纤放大器(EDFA)80

3.3.2光纤拉曼放大器(RFA)85

3.4无源光器件88

3.4.1光定向耦合器88

3.4.2光隔离器与光环行器89

3.4.3光滤波器91

3.4.4光开关91

3.4.5波长转换器92

3.4.6波分复用器93

3.4.7光纤光栅95

小结96

习题96

第4章光纤通信系统97

4.1IM-DD光纤通信系统97

4.1.1光纤通信中的线路码型97

4.1.2IM-DD光通信系统结构98

4.2衰减和色散对中继距离的影响110

4.2.1衰减与色散对中继距离的影响110

4.2.210Gbit/s及10Gbit/s以上的SDH光线路115

4.2.3使用光放大器的SDH高速线路116

4.3噪声及灵敏度分析117

4.3.1接收机噪声117

4.3.2接收机灵敏度119

小结121

习题122

第5章SDH&WDM123

5.1光同步数字传输网123

5.1.1SDH的基本概念123

5.1.2SDH中的基本复用、映射结构126

5.1.3SDH网元128

5.1.4SDH光传输系统130

5.1.5SDH的网同步132

5.2波分复用134

5.2.1光波分复用的基本概念134

5.2.2波分复用系统139

5.2.3WDM网络的关键设备140

5.2.4采用光波分复用技术的高速光纤通信线路143

5.2.51.6Tbit/sWDM系统146

5.3光传送网149

5.3.1光传送网的分层结构149

5.3.2传送网的节点和节点设备150

5.3.3光传送网的拓扑结构151

5.4网络的生存性161

5.4.1网络生存性策略保护和恢复162

5.4.2SDH网络的保护163

5.4.3WDM网络的保护169

5.5光传送网络的网络性能172

5.5.1光接口、电接口的界定172

5.5.2光传送网的误码性能174

5.5.3光传送网的抖动性能175

小结176

习题178

第6章城域光网络179

6.1城域光网络的结构179

6.2宽带光接入网181

6.2.1光接入网的概念181

6.2.2无源光网络的传输原理及其应用183

6.2.3ATM无源光网络(APON)185

6.2.4以太网无源光网络(EPON)技术及其应用189

6.3光互联网192

6.3.1IPoverSDH193

6.3.2IPoverWDM199

小结203

习题204

第7章基于SDH的多业务传送平台205

7.1MSTP的基本概念及特点205

7.2MSTP中的关键技术206

7.2.1级联与虚级联206

7.2.2链路容量调整方案(LCAS)209

7.2.3通用成帧规程211

7.2.4智能适配层215

7.3多业务传送平台215

7.3.1以太网业务在MSTP中的实现215

7.3.2ATM业务在MSTP中的实现217

7.3.3TDM业务在MSTP中的实现218

7.4MPLS技术在MSTP中的应用218

7.4.1MPLS技术基础218

7.4.2MPLS技术在MSTP中的应用220

7.5弹性分组环技术在MSTP中的应用222

7.5.1弹性分组环基础理论222

7.5.2RPR技术在MSTP中的应用229

7.6MSTP在城域网中的应用230

小结231

习题233

第8章智能光网络234

8.1光网络的概念234

8.2智能光网络235

8.2.1智能光网络的概念、特点及功能235

8.2.2ASON的网络体系结构235

8.2.3ASON控制平面及其核心技术237

8.3全光网251

8.3.1全光网的概念、结构及其特点251

8.3.2全光网中的关键技术252

小结257

习题258

附录259

附录一双曲正割型折射指数分布光纤可以获得自聚焦的证明259

附录二标量解场方程的推导260

附录三标量亥姆霍兹方程解的推导263

英文缩写266

参考书目272

　　本书内容全面，包括光纤的导光原理分析、主要光器件的工作原理及性能分析、SDH光纤通信系统的结构及特性介绍，并从应用的角度，详细地介绍了几种常用的光纤通信网络，例如光恫步网、基于SDH的多业务传送平台、波分复用系统、城域光网络以及光互联网等。对了解光纤通信所必须具备的理论知识进行了介绍，如光纤的导光原理、光器件的工作原理、噪声及灵敏度分析等。同时本书加入了射线光学基础、电磁场基础、半导体发光原理等内容。　　本书全面讲解了光纤通信技术方面的基本概念、原理及系统。全书共分为8章，主要介绍光纤通信的基本概念及其特点、光纤的导光原理、常用的光器件、光纤通信系统、SDH与WDM网络、城域光网络、智能光网络以及全光网等内容。　　本书可作为高等院校通信工程和计算机通信专业本科教材或研究生的教学参考书，也可供从事通信工程方面的技术员参考。