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第1章　光纤的传输理论 1

1.1　光纤的基本性质 1

1.1.1 光纤的结构、分类和光的传输 1

1.1.2　光纤的传输性质 7

1.2　介质平板波导 11

1.2.1　基本波导方程式 11

1.2.2　对称介质平板波导的传输模式 13

1.2.3　介质板波导中的多模群时延 22

1.3　阶跃折射率光纤的模式理论 23

1.3.1 圆柱坐标系中的波导方程式 23

1.3.2 阶跃折射率光纤中波动方程的解 25

1.3.3　近似解——LP模 32

1.4　渐变折射率光纤的近似分析 39

1.4.1 渐变折射率光纤的近似解 39

1.4.2　渐变折射率光纤特性的WKBJ法分析 44

1.5　单模光纤 50

1.5.1 单模光纤的基本分析 50

1.5.2　单模光纤的结构 52

1.5.3　单模光纤的频率色散 53

1.5.4　单模光纤的极化 56

1.5.5　单模光纤的发展与演变 59

小结 60

习题 61

第2章　光源和光调制 64

2.1　激光原理的基础知识 64

2.1.1　原子能级的跃迁 64

2.1.2　半导体中载流子的统计分布 68

2.1.3 PN结的能带 71

2.2　半导体激光器和发光二极管 74

2.2.1 半导体激光器 74

2.2.2　FP腔半导体激光器的结构与分类 76

2.2.3　量子阱半导体激光器 80

2.2.4　分布反馈激光器 81

2.2.5　发光二极管 86

2.3　半导体激光器的模式性质 88

2.3.1 厄密-高斯模式的解 89

2.3.2　激光器的纵模 91

2.3.3　激光器的横模 96

2.4　半导体激光器的瞬态性质 98

2.4.1 瞬态过程 99

2.4.2　速率方程组及其解 100

2.4.3　结发热效应 107

2.5　半导体激光器的自脉动现象 110

2.5.1 自脉动现象 110

2.5.2　双区共腔激光器中的自脉动 113

2.5.3　光丝耦合 114

2.6　半导体激光器的直接调制和光发射机 116

2.6.1 光源的调制方式 117

2.6.2 光源的直接调制原理 117

2.6.3　激光发射机 119

2.7　光源的间接调制 125

2.7.1 电光调制 125

2.7.2　声光调制 135

2.7.3　磁光调制 137

2.7.4 波导调制器和电吸收调制器 138

小结 139

习题 140

第3章　光接收机 144

3.1　光电检测器 145

3.1.1 光电二极管 145

3.1.2 雪崩光电二极管 149

3.2　放大器及其电路的噪声 155

3.2.1 噪声分析的一般方法 156

3.2.2　放大器输入端的噪声源 158

3.2.3 场效应管和双极晶体管的噪声源 160

3.2.4　前置放大器的设计 164

3.3　光电检测过程的统计性质及灵敏度的精确计算 167

3.3.1 灵敏度计算的一般方法 167

3.3.2 雪崩光电检测过程的统计分布 168

3.3.3　接收机灵敏度的精确计算方法 169

3.4　灵敏度计算的高斯近似法 173

3.4.1 光电检测器散粒噪声的计算 173

3.4.2 高斯近似计算公式及其推导过程 175

3.4.3 接收机灵敏度与z,B,a,EXT等因素的关系 182

3.4.4　高斯近似计算的误差估计 187

3.4.5 激光器和光纤系统的噪声 190

3.5　光接收机的均衡网络、自动增益控制电路和再生电路 195

3.5.1　码间干扰问题与均衡滤波电路 195

3.5.2 接收机的动态范围和自动增益控制电路 198

3.5.3　再生电路 203

小结 207

习题 210

第4章　光纤通信系统和通信网 212

4.1　数字光纤通信系统 212

4.1.1 数字光纤通信系统的组成 212

4.1.2 系统性能及其测试 222

4.2　光同步数字传输网 229

4.2.1　SDH的帧结构 231

4.2.2　SDH的复用映射结构 232

4.2.3 SDH传送网的网络结构 236

4.3　光纤通信系统的总体设计 242

4.3.1 系统的总体考虑 242

4.3.2 设计方法 245

4.3.3 功率预算和色散预算 245

4.4　掺铒光纤放大器及其在系统中的应用 249

4.4.1 EDFA的工作原理和基本性能 250

4.4.3 EDFA在系统中的应用 256

4.5　光纤接入网 258

4.5.1 混合光纤同轴型接入网 259

4.5.2　无源光网络 262

4.6　模拟光纤通信系统 266

4.6.1 SCM光波系统的基本组成和调制方式 266

4.6.2 SCM光波系统的非线性失真 267

4.6.3 SCM光纤通信系统中非线性失真的补偿 278

小结 280

习题 280

第5章　光纤通信新技术 282

5.1　波分复用技术 282

5.1.1 WDM光纤通信系统的构成和概况 282

5.1.2　复用、解复用器件 285

5.1.3　WDM系统的设计 295

5.1.4　相干光通信 297

5.2　非线性光学效应及其对光纤通信的影响 301

5.2.1 非线性光学效应 301

5.2.2 受激散射及其对光纤通信的影响 303

5.2.3 非线性折射率调制引起的非线性光学效应 307

5.2.4　光孤子通信 309

5.3　全光通信网 311

5.3.1 光交换方式 311

5.3.2　WDM全光通信网 315

5.3.3 WDM全光网中的同频干扰 325

5.4　色散补偿技术 328

5.4.1 单模光纤中的色散 328

5.4.2　半导体激光器的调制特性 329

5.4.3 色散补偿方案 329

5.5　光时分复用技术 335

小结 338

习题 339

附录 341

附录1　贝塞尔方程及其性质 341

附录2　两平行介质波导中兼并模的耦合 345

参考文献 347