光纤通信技术与应用

目录
前言
第1章 光纤通信系统导论 1
1.1 光纤通信发展过程 1
1.1.1 探索时期的光通信 1
1.1.2 现代光纤通信 3
1.1.3 国内外光纤通信发展的现状 6
1.2 光纤通信的基本概念与系统基本组成 8
1.2.1 光纤通信的基本概念 8
1.2.2 光纤通信系统的基本组成 8
1.3 光纤通信的特点和应用 10
1.3.1 光纤通信的优点 10
1.3.2 光纤通信的缺点 12
1.3.3 光纤通信的应用 12
习题 13
第2章 光纤通信系统中光信号的传输特性 14
2.1 光学基础 14
2.1.1 电磁波 15
2.1.2 光的折射与反射 17
2.2 光纤的传输特性 19
2.2.1 光纤的结构与分类 19
2.2.2 光纤的相对折射率差和数值孔径 21
2.3 光纤的损耗特性 23
2.3.1 损耗的定义 23
2.3.2 光纤的损耗机理 24
2.4 光纤的色散特性及色散限制 26
2.4.1 光纤的色散特性 26
2.4.2 时延差 26
2.4.3 材料色散和波导色散 27
2.4.4 模式色散 28
2.5 光纤的物化特性 29
2.6 光纤/光缆的制作及光缆的结构、分类与识别 30
2.6.1 光纤/光缆的制作 30
2.6.2 光缆的结构、分类与识别 32
习题 37
第3章 光纤通信中的无源器件 38
3.1 光纤连接器 38
3.1.1 光纤连接器的基本结构 38
3.1.2 光纤连接器的核心部件 41
3.1.3 光纤连接器的组成部分 42
3.1.4 光纤连接器的端面形状 44
3.1.5 光纤连接器的评价指标 45
3.1.6 光纤固定连接器 45
3.2 光纤耦合器 46
3.2.1 耦合器的定义及分类 46
3.2.2 光纤耦合器的结构 47
3.2.3 光纤耦合器的传光原理 48
3.2.4 光纤耦合器的制作 48
3.3 光纤隔离器与光环行器 49
3.3.1 光纤隔离器的功能与工作原理 49
3.3.2 光环行器的功能与工作原理 51
3.4 可调谐滤波器 51
3.4.1 法布里-珀罗滤波器 53
3.4.2 马赫-曾德尔滤波器 54
3.4.3 电光可调谐滤波器 55
3.4.4 声光可调谐滤波器 56
3.5 光开关 56
3.5.1 光开关的分类 57
3.5.2 机械式光开关 57
3.5.3 非机械式光开关 59
3.5.4 光开关的应用及前景分析 60
3.6 光衰减器 61
3.7 光纤光栅 62
3.7.1 光纤光栅的发现与发展 62
3.7.2 光纤光栅的基本结构和类型 62
3.7.3 光纤光栅的应用 65
习题 67
第4章 光纤通信中的有源器件 68
4.1 激光二极管 68
4.1.1 激光二极管的发展现状 68
4.1.2 激光二极管的工作原理 69
4.1.3 激光二极管组件及其在光纤通信中的应用 70
4.2 光纤激光器 73
4.2.1 光纤激光器的工作原理 73
4.2.2 铒镱共掺光纤激光器 74
4.2.3 实用型光纤激光器 74
4.3 光纤放大器 75
4.3.1 掺杂光纤放大器 77
4.3.2 拉曼光纤放大器 80
4.3.3 混合光纤放大器 83
4.3.4 光纤放大器在光纤通信中的应用 84
4.4 光电探测器 84
4.4.1 光电探测器的种类及材料 85
4.4.2 光电二极管 86
4.4.3 雪崩光电二极管 89
习题 92
第5章 光纤通信系统 93
5.1 模拟光纤通信系统 93
5.1.1 模拟光纤通信系统的调制方式 94
5.1.2 模拟基带直接光强调制光纤传输系统 96
5.1.3 副载波复用光纤传输系统 98
5.2 数字光纤通信系统 100
5.2.1 数字光纤通信系统简介 100
5.2.2 数字光纤通信系统组成 102
5.3 光纤通信的线路码型 115
5.3.1 研究传输码型的必要性 115
5.3.2 光纤通信中常用码型 115
5.4 光纤通信系统的性能指标 118
5.4.1 误码性能 118
5.4.2 抖动性能 121
5.4.3 可靠性 123
5.5 光纤通信系统的设计 124
5.5.1 系统部件的选择 124
5.5.2 系统设计方法 125
习题 128
第6章 同步数字系列 130
6.1 同步数字系列的产生 130
6.2 同步数字系列的速率与帧结构 131
6.2.1 同步数字系列的速率 131
6.2.2 同步数字系列的帧结构 132
6.3 同步数字系列复用映射方法及其传送网结构 133
6.3.1 我国采用的复用映射方法 133
6.3.2 同步数字系列传送网的分层模型 146
6.3.3 同步数字系列传送网的物理拓扑 148
6.4 同步数字系列中的关键设备 149
6.4.1 同步数字系列复用设备 149
6.4.2 同步数字交叉连接器 152
6.5 同步数字系列的自愈网 154
6.5.1 网络保护的概念 154
6.5.2 网络保护的分类 154
6.6 同步数字系列的网同步 159
6.6.1 网同步的工作方式 159
6.6.2 同步数字系列网元的定时 162
6.6.3 同步数字系列网络管理 164
习题 166
第7章 光纤通信中的关键技术 167
7.1 光复用技术 167
7.1.1 波分复用 167
7.1.2 光时分复用 168
7.1.3 光频分复用 169
7.1.4 码分复用 170
7.1.5 偏振复用 170
7.2 光交换技术 171
7.2.1 空分光交换 171
7.2.2 时分光交换 171
7.2.3 波分光交换 172
7.3 光孤子通信技术 176
7.3.1 光孤子的形成 176
7.3.2 光孤子通信系统的构成 177
7.3.3 常见的光孤子源 177
7.4 光接入技术 178
7.4.1 光接入网概述 178
7.4.2 基于以太网的无源光网络 181
7.4.3 千兆级无源光网络 185
习题 186
第8章 基于OptiSystem的光纤通信系统仿真 187
8.1 OptiSystem的安装与使用 187
8.1.1 应用程序安装 187
8.1.2 OptiSystem软件的使用 188
8.1.3 单变量参数优化功能 195
8.2 光纤器件性能仿真 197
8.2.1 无源器件输出特性测试 197
8.2.2 光纤激光器性能仿真 200
8.3 光纤放大器性能仿真 201
8.3.1 拉曼光纤放大器性能仿真 201
8.3.2 混合光纤放大器性能仿真 203
8.4 高速光纤通信传输系统仿真 206
8.4.1 仿真系统的搭建 206
8.4.2 10Gbit/s系统的仿真 208
8.4.3 40Gbit/s系统的仿真 211
8.4.4 40Gbit/s系统的改进 213
习题 214
参考文献 215
附录 英文缩写表 216