光纖通信原理與技術

第1章  緒論  1
1.1  光纖通信技術的發(fā)展概況  1
1.2  光纖通信的特點和應用  3
1.3  光纖通信系統(tǒng)的分類  5
1.4  光纖通信系統(tǒng)的基本組成  6
習題  7
第2章  光纖傳輸理論及特性  8
2.1  光纖的射線理論分析  8
2.1.1  階躍折射率分布光纖  8
2.1.2  漸變折射率分布光纖  9
2.2  光纖的波動光學理論  10
2.2.1  麥克斯韋方程組  10
2.2.2  波動方程  11
2.2.3  階躍光纖的波動方程  12
2.2.4  模式方程  13
2.2.5  線偏振模  15
2.2.6  階躍折射率光纖中的功率流  16
2.2.7  單模光纖  18
2.3  光纖的色散  19
2.3.1  色散的定義及對通信容量的限制  19
2.3.2  材料色散  20
2.3.3  波導色散  20
2.3.4  單模光纖的波導色散  22
2.3.5  偏振模色散  22
2.3.6  高階色散  23
2.4  光纖的損耗  23
2.4.1  光纖的衰減系數(shù)  23
2.4.2  衰減機理  24
2.5  光纖、光纜的制造  25
2.5.1  光纖制造工藝  25
2.5.2  光纜的結(jié)構(gòu)  28
習題  30
第3章  光通信用無源器件  31
3.1  光纖連接器  31
3.1.1  連接器的技術指標及改進方法  31
3.1.2  連接器的結(jié)構(gòu)  34
3.2  光纖耦合器  35
3.2.1  光纖耦合器的技術參數(shù)  36
3.2.2  光纖耦合器的工作原理  36
3.3  復用器/解復用器  40
3.3.1  波分復用器/解復用器的性能指標  40
3.3.2  波分復用器/解復用器  41
3.3.3  光分插復用器(OADM)  51
3.4  偏振控制器  52
3.5  光隔離器與環(huán)行器  54
3.5.1  原理及結(jié)構(gòu)  54
3.5.2  光隔離器的性能  57
3.5.3  光環(huán)行器  60
習題  60
第4章  光發(fā)送機  62
4.1  半導體光源的物理基礎  62
4.2  發(fā)光二極管  64
4.2.1  工作原理  64
4.2.2  基本結(jié)構(gòu)  64
4.2.3  LED的特性  65
4.3  半導體激光器  66
4.3.1  光學諧振腔與激光器的閾值條件  66
4.3.2  半導體激光器的結(jié)構(gòu)  68
4.3.3  半導體激光器的特性  69
4.4  單縱模激光器  70
4.4.1  分布反饋激光器  71
4.4.2  分布Bragg反射激光器(DBR-LD)  73
4.4.3  光纖光柵外腔半導體激光器  74
4.5  光發(fā)送機  77
4.5.1  調(diào)制方法  78
4.5.2  控制電路  82
4.5.3光源與光纖的耦合及組件  84
4.5.4  線路編碼  85
習題  89
第5章  光接收機  90
5.1  光電檢測器  90
5.1.1  半導體光電檢測器的物理基礎  90
5.1.2  PN光電二極管  91
5.1.3  PIN光電二極管  92
5.1.4  雪崩光電二極管(APD)  93
5.2  光接收機的電路  95
5.2.1  前置放大器  95
5.2.2  線性通道  96
5.2.3  數(shù)據(jù)重建電路  96
5.2.4  自動增益控制  96
5.3  光接收機的噪聲  97
5.3.1  光接收機的噪聲源  97
5.3.2  光接收機的信噪比(SNR)  99
5.4  數(shù)字光接收機的靈敏度  100
5.4.1  誤碼率  100
5.4.2  最小接收光功率  102
5.4.3  量子限  102
5.4.4  光接收機靈敏度的惡化  103
5.5  數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的設計  104
5.5.1  功率預算  105
5.5.2  上升時間預算  105
5.5.3  色散預算  106
習題  107
第6章  多信道光通信系統(tǒng)  108
6.1  時分復用系統(tǒng)  108
6.1.1  時分復用的概念  108
6.1.2  色散補償技術  111
6.2  波分復用系統(tǒng)  116
6.2.1  波分復用(WDM)原理與結(jié)構(gòu)  116
6.2.2  WDM系統(tǒng)光纖選型  120
6.2.3  光纖中的非線性效應及解決方案  121
6.2.4  光交叉波分復用器(Interleaver)  125
6.3  光碼分復用(OCDM)  134
6.3.1  光正交碼  135
6.3.2  光編/解碼器  137
6.3.3  OCDM其他技術  140
6.3.4  OCDM在光纖局域網(wǎng)中的應用  140
6.3.5  OCDM的特點  141
6.4  光時分復用(OTDM)技術  141
6.4.1  光時分復用(OTDM)的概念  141
6.4.2  全光時分復用  142
6.4.3  全光時分解復用  144
6.4.4  超短光脈沖源  145
6.4.5  全光時鐘提取  146
6.4.6  OTDM的應用前景  146
6.5  副載波復用光波系統(tǒng)  147
6.5.1  副載波復用光波系統(tǒng)的基本原理  147
6.5.2  副載波調(diào)制光波系統(tǒng)的性能分析  148
習題  150
第7章  光放大器  151
7.1  光放大器的原理與一般特性  151
7.1.1  光放大器的原理  151
7.1.2  光增益譜寬與帶寬  152
7.1.3  增益飽和  153
7.1.4  放大器噪聲  153
7.2  半導體光放大器  154
7.2.1  放大器原理  154
7.2.2  放大器特性  156
7.3  摻鉺光纖放大器(EDFA)  158
7.3.1  EDFA原理與特性  158
7.3.2  EDFA的小信號增益與飽和特性  160
7.3.3  EDFA的實現(xiàn)  162
7.3.4  EDFA的應用  163
7.3.5  自動增益控制技術  164
7.3.6  增益平坦技術  168
7.4  光纖喇曼放大器(RFA)  171
7.4.1  喇曼增益譜  171
7.4.2  喇曼閾值  172
7.4.3  光纖喇曼放大器的結(jié)構(gòu)與理論分析  173
7.4.4  光纖喇曼放大器的特點及應用  176
習題  177
第8章  光纖通信新技術  178
8.1  相干光通信技術  178
8.1.1  相干光通信的概念  178
8.1.2  相干光通信技術的基本原理  178
8.1.3  光發(fā)射機  180
8.1.4  光接收機  181
8.1.5  誤碼率和接收機靈敏度  183
8.1.6  相干光通信系統(tǒng)中的幾個技術問題  184
8.2  光孤子通信  188
8.2.1  光孤子的物理概念  188
8.2.2  光孤子通信原理  191
8.2.3  光孤子通信的一些典型系統(tǒng)  194
8.3  光交換與光交叉連接技術  196
8.3.1  光交換技術  196
8.3.2  光交叉連接技術  198
8.4  全光波長轉(zhuǎn)換技術  199
8.4.1  波長轉(zhuǎn)換技術在全光網(wǎng)絡中的作用  200
8.4.2  波長轉(zhuǎn)換技術  201
8.4.3  全光波長轉(zhuǎn)換技術  202
8.5  MOEMS光開關  208
8.5.1  傳統(tǒng)光開關  208
8.5.2  MOEMS器件特點  209
8.5.3  MOEMS光開關的基本原理及特點  210
8.5.4  典型的MOEMS光開關的基本原理及特點  211
8.5.5  MOEMS材料、工藝、組裝技術  214
習題  216
附錄  英文縮寫對照表  217
參考文獻  221