光纤通信

1概论

1.1光纤通信的概念

1.1.1光纤通信

1.1.2光纤通信系统

1.2光纤通信的发展历史

1.2.1光纤通信的里程碑

1.2.2光纤通信的爆炸性发展

1.3现代光纤通信技术

1.3.1光纤通信技术的特点

1.3.2现代光纤通信技术的发展趋势

1.4数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统的比较

阅读资料1：我国光纤光缆及光无源器件产业的现状与发展

阅读资料2：信息社会

习题

2光纤传输理论

2.1光纤的典型结构和分类

2.1.1光纤的典型结构

2.1.2光纤的分类

2.2光纤的传输特性和主要参数

2.2.1光在光纤中的传输

2.2.2光纤的损耗特性

2.2.3光纤的色散特性

2.3阶跃折射率光纤的模式理论

2.3.1矢量解法

2.3.2标量近似解法

2.4渐变折射率光纤的波动理论

2.4.1抛物线型折射率光纤的标量近似解法

2.4.2渐变折射率光纤的相位积分解法

2.5单模光纤

2.5.1阶跃折射率单模光纤的结构

2.5.2阶跃折射率单模光纤中的模式及其场量

2.5.3实际(阶跃折射率)单模光纤的等效近似分析

2.5.4单模光纤的色散

2.6光纤的制造

2.6.1预制棒的制造

2.6.2光纤的拉制

2.6.3光纤的涂敷

2.7光纤的成缆

2.7.1设计光缆的基本原则

2.7.2光缆的典型结构

2.8小结

2.8.1内容提要

2.8.2重点与难点

2.8.3重要概念及常用公式

阅读资料：闭路电视监控系统的信号传输方式和设备

习题

3光发射机

3.1激光基础知识

3.1.1原子的能级和晶体中的能带

3.1.2能级的跃迁

3.1.3光增益区的形成

3.2半导体激光器

3.2.1基本原理

3.2.2结构理论

3.2.3典型分类

3.2.4模式概念

3.2.5基本性质

3.3半导体发光二极管

3.3.1工作原理

3.3.2结构和分类

3.3.3主要性质

3.4光源的调制原理

3.4.1光源的调制方式

3.4.2光源的直接调制

3.4.3激光器数字调制过程的瞬态分析

3.4.4光源的间接调制

3.5光发射机和外调制器

3.5.1激光器的实用组件

3.5.2光发射机

3.5.3波导调制器和电吸收调制器

3.6小结

阅读资料1：空间激光通信技术

阅读资料2：光发射机及其主要性能指标

习题

4光接收机

4.1光接收机的组成和性能指标

4.1.1光接收机的组成

4.1.2光接收机的性能指标

4.2光电检测器

4.2.1PN结的光电效应

4.2.2PIN光电二极管

4.2.3雪崩光电二极管

4.3放大电路及其噪声

4.3.1噪声的数学处理

4.3.2放大器输入端的噪声源

4.3.3场效应管和双极晶体管的噪声源

4.3.4前置放大器的设计

4.4光接收机灵敏度的计算

4.4.1灵敏度计算的一般公式

4.4.2光电检测过程的统计分布和灵敏度的精确计算

4.4.3灵敏度的高斯近似计算

4.4.4S.D.Personick高斯近似计算公式

4.5光接收机的组成模块

4.5.1码间干扰问题和均衡滤波电路

4.5.2接收机的动态范围和自动增益控制电路

4.5.3再生电路

4.6小结

阅读资料：常用光接收机主要性能参数

习题

5光源和光放大器

5.1发光二极管

5.1.1发光二极管的原理

5.1.2发光二极管的工作特性

5.2激光器

5.2.1激光器的原理

5.2.2半导体激光器

5.3光放大器

5.3.1半导体光放大器

5.3.2掺饵光纤放大器

5.3.3掺饵波导光放大器

5.3.4拉曼放大器

5.3.5光放大器的噪声系数

5.3.6光放大器的应用

5.4小结

阅读资料：常用光放大器主要性能参数

习题

6光纤通信网络

6.1光纤通信系统

6.1.1光纤通信系统的特点和类型

6.1.2基本光纤通信系统

6.1.3数字光纤通信系统

6.1.4光同步数字传输网

6.1.5模拟光纤通信系统

6.1.6相干光通信

6.2全光通信网

6.2.1OXC和OADM

6.2.2WDM光网络

6.2.3光分组交换和光突发交换

6.3光纤接入网

6.3.1PON的基本原理

6.3.2PON的传输方式

6.3.3PON的拓扑结构和应用类型

6.4色散补偿技术

6.4.1光纤通信系统中的色散补偿技术

6.4.2预啁啾技术

6.4.3利用色散补偿光纤补偿色散

6.4.4利用CFBG补偿色散

6.5光孤子通信技术

6.5.1单模光纤中的孤子

6.5.2光孤子通信几个问题的讨论

阅读资料1：下一代光纤网络发展动向

阅读资料2：城域网的发展和技术选择

习题

7光调节和复用技术

7.1光调制器

7.1.1基本概念

7.1.2电介质光调制器

7.1.3EA调制器

7.2光复用/解复用器

7.2.1波分复用/解复用器

7.2.2复用器/解复用器的串扰

7.2.3时分复用/解复用器

阅读资料：空间光调制器

习题

8光纤通信系统设计和施工

8.1数字光纤通信系统性能和测试

8.1.1数字光纤通信系统的主要性能指标

8.1.2系统传输性能指标的测试

8.2单通道数字光纤通信系统结构和设计

8.2.1系统结构

8.2.2光纤通信系统设计的总体考虑

8.2.3单通道系统中继距离设计

8.3多通道数字光纤通信系统设计

8.3.1系统设计中应注意的问题

8.3.2WDM+EDFA系统中继距离设计

阅读资料：光纤通信施工方案(某学院光纤网工程施工方案)

习题

9光纤测量

9.1衰减测量

9.1.1概述

9.1.2截断技术

9.1.3插入损耗法

9.1.4背向散射法

9.2色散测量

9.2.1概述

9.2.2模间色散

9.2.3时域模间色散测量

9.2.4频域模间色散测量

9.2.5色度色散

9.2.6偏振模色散

9.3OTDR的应用

9.3.1衰减测量

9.3.2光纤故障位置判定

9.4眼图分析

9.5光谱分析仪的应用

9.5.1光源的性能评价

9.5.2EDFA增益和噪声图测试

阅读资料：OTDR

习题

参考文献

　　本书系统介绍了光纤通信的历史与现状、现代光纤通信技术、光纤传输理论、光纤拉制、光缆设计的基本原则、光发射机组成、光源的调制原理、光接收机、光放大器原理、光纤通信网络、光调节与复用技术、光纤通信系统设计与施工方法、光纤测量技术。主要内容包括四部分：第一部分主要是光纤通信的概念、光纤传输理论、光纤的制造工艺和方法，以及光纤通信的现状与发展方向及其在国民经济中的重要作用；第二部分主要是光发射机、光接收机、光放大器的基础知识、基本原理和应用；第三部分主要是光纤通信网络、光调节技术和复用技术；第四部分主要是光纤通信系统设计与施工以及光纤测量技术。　　本书系统介绍了光纤通信的历史与现状、现代光纤通信技术、光纤传输理论、光纤拉制、光缆设计的基本原则、光发射机组成、光源的调制原理、光接收机、光放大器原理、光纤通信网络、光调节与复用技术、光纤通信系统设计与施工方法、光纤测量技术。　　本书编写力求反映应用型本科的要求和理工类专业的教学特点，内容力求由浅入深，循序渐进，基本概念和基本知识准确清晰，光纤通信技术的说明简明扼要，尽量避免繁琐的数学推导，并且注意以形象直观的形式配合文字表述，重点突出。本书每章都附有相关的阅读资料，以帮助读者更多地了解相关知识。　　本书可适应不同层次的读者选用，既可用于高等学校理工类本科教材，也适用于各类工程技术人员参考、阅读。