光纤通信-(第2版)

第1章　光纤的基本理论　1 1.1 光纤的射线光学分析　1 1.1.1 光纤的结构和分类　1 1.1.2 多模阶跃折射率光纤的射线光学理论分析　3 1.1.3 渐变折射率光纤　4 1.2 阶跃折射率光纤的波动光学理论　6 1.2.1 波动方程　6 1.2.2 波动方程的解和光纤中的模式　7 1.3 渐变折射率光纤的理论分析　22 1.3.1 平方律型折射率分布光纤的波动理论解法　23 1.3.2 WKBJ法的基本思想　27 1.4 光纤的损耗　27 1.4.1 引起光纤损耗的因素　28 1.4.2 光纤的损耗特性曲线——损耗谱　28 1.5 光纤的色散　29 1.5.1 光纤色散的概念　29 1.5.2 光纤色散的种类　30 1.5.3 光纤色散的表示法　31 1.6 光纤中的非线性光学效应　32 1.6.1 受激散射效应　32 1.6.2 折射率扰动　33 1.7 单模光纤　35 1.7.1 单模光纤的结构特点　35 1.7.2 单模光纤的基本分析　35 1.7.3 单模光纤的特性参数　37 1.7.4 单模光纤的分类　39 1.8 光纤的制造工艺和光缆的构造　40 1.8.1 光纤的制造工艺　40 1.8.2 光缆的构造　41 1.9 小结　44 习题 45 第2章　光源和光发射机　46 2.1 半导体激光器　46 2.1.1 激光原理的基础知识　46 2.1.2 激光激射条件　50 2.1.3 结构理论　52 2.1.4 典型分类　58 2.1.5 模式概念　65 2.1.6 基本性质　68 2.2 半导体发光二极管　74 2.2.1 工作原理　74 2.2.2 结构和分类　75 2.2.3 主要性质　75 2.3 光源的直接调制　76 2.3.1 光源的两种调制方式　76 2.3.2 光源的直接调制　77 2.3.3 直接调制激光发射机　82 2.4 光源的间接调制　86 2.4.1 间接调制的类型和特点　86 2.4.2 电光调制和波导调制器　88 2.4.3 电吸收调制器　88 2.5 光源的调制格式　89 2.5.1 光调制格式的类型　89 2.5.2 高速长距离系统中常用的调制格式　91 2.6 小结　94 习题 94 第3章　光接收机　96 3.1 光接收机简介　96 3.1.1 光接收机的分类与性能指标　96 3.1.2 直接检测光接收机的构成及功能　97 3.2 光电检测器　98 3.2.1 PN结的光电效应　98 3.2.2 PIN光电二极管　99 3.2.3 雪崩光电二极管　104 3.3 放大电路及其噪声　108 3.3.1 噪声的数学处理　108 3.3.2 放大器输入端的噪声源　110 3.3.3 场效应管和双极晶体管的噪声源　112 3.3.4 前置放大器的设计　116 3.4 光接收机的灵敏度　117 3.4.1 灵敏度计算的一般方法　117 3.4.2 灵敏度的高斯近似计算　118 3.4.3 影响光接收机灵敏度的主要因素　121 3.5 光接收机的组成模块　122 3.5.1 码间干扰问题与均衡滤波电路　122 3.5.2 接收机的动态范围和自动增益控制电路　125 3.5.3 再生电路　127 3.6 相干检测光接收机简介　130 3.6.1 相干检测原理简介　132 3.6.2 DPSK信号的准相干检测　134 小结 135 习题　136 第4章　光纤通信系统　138 4.1 模拟光纤通信　138 4.2 数字光纤通信系统和总体设计　140 4.2.1 数字光纤通信系统基本组成　140 4.2.2 数字光纤通信系统总体设计　143 4.3 数字光纤传输系统的性能指标　150 4.3.1 误码性能　150 4.3.2 抖动、漂移性能　153 4.3.3 可用性　154 4.4 光纤放大器及其在光纤通信系统中的应用　154 4.4.1 掺铒光纤放大器　155 4.4.2 喇曼光纤放大器　161 4.5 光载无线技术　164 4.5.1 光载无线技术简介　164 4.5.2 ROF系统的关键技术　165 4.5.3 ROF技术的主要应用　168 4.6 小结　170 习题 170 第5章　无源光器件和WDM技术　172 5.1 无源器件的几个常用性能参数　172 5.2 光纤和波导型无源光器件　173 5.2.1 光连接器和光耦合器　173 5.2.2 偏振控制器　176 5.2.3 光纤布拉格光栅　177 5.2.4 Mach-Zahnder滤波器　179 5.2.5 非线性环路镜　180 5.3 光学无源器件　182 5.3.1 偏振分束器　182 5.3.2 光隔离器　182 5.3.3 光环行器　183 5.3.4 自聚焦透镜　185 5.3.5 F-P腔滤波器　185 5.3.6 光栅　187 5.4 波分复用、解复用器件　188 5.4.1 光栅型复用、解复用器　188 5.4.2 干涉膜滤波器型复用、解复用器件　190 5.4.3 阵列波导光栅型复用、解复用器　191 5.5 光开关　193 5.5.1 机械光开关　193 5.5.2 微电机械光开关　194 5.5.3 热光开关　195 5.5.4 波长选择开关　197 5.5.5 高速光开关　199 5.6 WDM光纤传输系统　201 5.6.1 波分复用、密集波分复用和光频分复用　201 5.6.2 波分复用系统的构成　202 5.6.3 WDM系统的标称波长　204 5.6.4 波分复用系统的管理技术　206 5.6.5 大容量WDM实验系统的示例　207 5.7 小结　208 习题 209 第6章　光网络　211 6.1 光网络的发展与演变　211 6.1.1 光网络发展概况　211 6.1.2 光分组交换网　213 6.1.3 光突发交换网　218 6.2 光传送网　221 6.2.1 光传送网的分层结构　222 6.2.2 光交叉连接节点的结构　222 6.2.3 光分插复用器和WDM环形网　226 6.2.4 IP over WDM技术　231 6.3 自动交换光网络　233 6.3.1 ASON的体系结构　233 6.3.2 ASON的控制平面　235 6.3.3 ASON的三种连接　237 6.3.4 ASON的特点　238 6.4 分组传送网　239 6.4.1 发展情况　239 6.4.2 MPLS-TP的网络功能架构　240 6.4.3 MPLS-TP的多业务承载和数据转发功能　242 6.4.4 MPLS-TP的OAM与生存性　242 6.5 城域与接入光网络　243 6.5.1 城域光网络概况　243 6.5.2 城域网的技术选择　245 6.5.3 接入光网络　251 6.6 小结　257 习题 257 第7章　扩大容量和增加功能的新光通信技术　259 7.1 大容量WDM系统超长传输技术　259 7.1.1 概述　259 7.1.2 新型光纤技术　260 7.1.3 新型光调制技术　262 7.1.4 分布式光放大技术　264 7.1.5 前向纠错编码技术　265 7.1.6 光孤子技术　265 7.2 色散和偏振模色散补偿　266 7.2.1 概述　266 7.2.2 常用的色散补偿技术　268 7.2.3 偏振模色散补偿技术　272 7.3 光时分复用技术　273 7.3.1 概述　273 7.3.2 光时分复用原理　273 7.3.3 光时分复用关键技术　274 7.3.4 光时分复用网络　278 7.4 量子通信　280 7.4.1 概述　280 7.4.2 量子通信的理论基础　281 7.4.3 量子通信的实现方案　281 7.4.4 量子密码术　282 7.4.5 量子通信的特点　283 7.5 小结　283 习题 284 第8章　光纤通信测量　285 8.1 测量的标准　285 8.2 光纤特性的测量　286 8.2.1 光纤衰减常数的测量　286 8.2.2 单模光纤色散的测量　289 8.2.3 单模光纤的偏振模色散的测量　290 8.3 光器件的测量　293 8.3.1 半导体光源的测量　294 8.3.2 半导体光检测器的测量　298 8.3.3 无源光器件的测量　301 8.4 光纤通信系统的测量　303 8.4.1 系统误码性能的测量　303 8.4.2 系统抖动性能的测量　306 8.4.3 系统光接口性能的测量　312 8.5 小结　316 习题 316