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1 概论 1

1.1光纤通信的概念 1

1.1.1光纤通信 1

1.1.2光纤通信系统 2

1.2光纤通信的发展历史 3

1.2.1光纤通信的里程碑 3

1.2.2光纤通信的爆炸性发展 5

1.3现代光纤通信技术 6

1.3.1光纤通信技术的特点 6

1.3.2现代光纤通信技术的发展趋势 7

1.4数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统的比较 8

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 9

阅读资料2：信息社会 12

习题 12

2 光纤传输理论 13

2.1光纤的典型结构和分类 13

2.1.1光纤的典型结构 13

2.1.2光纤的分类 14

2.2光纤的传输特性和主要参数 15

2.2.1光在光纤中的传输 15

2.2.2光纤的损耗特性 19

2.2.3光纤的色散特性 22

2.3阶跃折射率光纤的模式理论 29

2.3.1矢量解法 30

2.3.2标量近似解法 41

2.4渐变折射率光纤的波动理论 48

2.4.1抛物线型折射率光纤的标量近似解法 49

2.4.2渐变折射率光纤的相位积分解法 53

2.5单模光纤 63

2.5.1阶跃折射率单模光纤的结构 63

2.5.2阶跃折射率单模光纤中的模式及其场量 64

2.5.3实际（阶跃折射率）单模光纤的等效近似分析 66

2.5.4单模光纤的色散 69

2.6光纤的制造 74

2.6.1预制棒的制造 74

2.6.2光纤的拉制 75

2.6.3光纤的涂敷 75

2.7光纤的成缆 76

2.7.1设计光缆的基本原则 76

2.7.2光缆的典型结构 76

2.8小结 77

2.8.1内容提要 77

2.8.2重点与难点 78

2.8.3重要概念及常用公式 78

阅读资料：闭路电视监控系统的信号传输方式和设备 82

习题 90

3 光发射机 93

3.1激光基础知识 93

3.1.1原子的能级和晶体中的能带 94

3.1.2能级的跃迁 96

3.1.3光增益区的形成 97

3.2半导体激光器 97

3.2.1基本原理 98

3.2.2结构理论 100

3.2.3典型分类 106

3.2.4模式概念 113

3.2.5基本性质 116

3.3半导体发光二极管 122

3.3.1工作原理 122

3.3.2结构和分类 122

3.3.3主要性质 123

3.4光源的调制原理 124

3.4.1光源的调制方式 124

3.4.2光源的直接调制 125

3.4.3激光器数字调制过程的瞬态分析 126

3.4.4光源的间接调制 130

3.5光发射机和外调制器 131

3.5.1激光器的实用组件 131

3.5.2光发射机 132

3.5.3波导调制器和电吸收调制器 135

3.6小结 136

阅读资料1：空间激光通信技术 137

阅读资料2：光发射机及其主要性能指标 139

习题 141

4 光接收机 142

4.1光接收机的组成和性能指标 142

4.1.1光接收机的组成 142

4.1.2光接收机的性能指标 143

4.2光电检测器 144

4.2.1 PN结的光电效应 144

4.2.2 PIN光电二极管 145

4.2.3雪崩光电二极管 149

4.3放大电路及其噪声 152

4.3.1噪声的数学处理 152

4.3.2放大器输入端的噪声源 154

4.3.3场效应管和双极晶体管的噪声源 156

4.3.4前置放大器的设计 159

4.4光接收机灵敏度的计算 161

4.4.1灵敏度计算的一般公式 161

4.4.2光电检测过程的统计分布和灵敏度的精确计算 162

4.4.3灵敏度的高斯近似计算 163

4.4.4 S.D.Personick高斯近似计算公式 165

4.5光接收机的组成模块 173

4.5.1码间干扰问题和均衡滤波电路 173

4.5.2接收机的动态范围和自动增益控制电路 176

4.5.3再生电路 178

4.6小结 181

阅读资料：常用光接收机主要性能参数 182

习题 183

5 光源和光放大器 185

5.1发光二极管 185

5.1.1发光二极管的原理 185

5.1.2发光二极管的工作特性 188

5.2激光器 192

5.2.1激光器的原理 192

5.2.2半导体激光器 195

5.3光放大器 204

5.3.1半导体光放大器 205

5.3.2掺饵光纤放大器 206

5.3.3掺饵波导光放大器 207

5.3.4拉曼放大器 207

5.3.5光放大器的噪声系数 210

5.3.6光放大器的应用 210

5.4小结 211

阅读资料：常用光放大器主要性能参数 212

习题 215

6 光纤通信网络 218

6.1光纤通信系统 218

6.1.1光纤通信系统的特点和类型 218

6.1.2基本光纤通信系统 219

6.1.3数字光纤通信系统 223

6.1.4光同步数字传输网 227

6.1.5模拟光纤通信系统 234

6.1.6相干光通信 238

6.2全光通信网 242

6.2.1 OXC和OADM 242

6.2.2 WDM光网络 246

6.2.3光分组交换和光突发交换 249

6.3光纤接入网 256

6.3.1 PON的基本原理 256

6.3.2 PON的传输方式 257

6.3.3 PON的拓扑结构和应用类型 259

6.4色散补偿技术 261

6.4.1光纤通信系统中的色散补偿技术 261

6.4.2预啁啾技术 262

6.4.3利用色散补偿光纤补偿色散 263

6.4.4利用CFBG补偿色散 266

6.5光孤子通信技术 267

6.5.1单模光纤中的孤子 267

6.5.2光孤子通信几个问题的讨论 269

阅读资料1：下一代光纤网络发展动向 270

阅读资料2：城域网的发展和技术选择 273

习题 278

7 光调节和复用技术 279

7.1光调制器 279

7.1.1基本概念 279

7.1.2电介质光调制器 282

7.1.3 EA调制器 283

7.2光复用／解复用器 284

7.2.1波分复用／解复用器 284

7.2.2复用器／解复用器的串扰 292

7.2.3时分复用／解复用器 293

阅读资料：空间光调制器 297

习题 299

8 光纤通信系统设计和施工 300

8.1数字光纤通信系统性能和测试 300

8.1.1数字光纤通信系统的主要性能指标 300

8.1.2系统传输性能指标的测试 303

8.2单通道数字光纤通信系统结构和设计 306

8.2.1系统结构 306

8.2.2光纤通信系统设计的总体考虑 309

8.2.3单通道系统中继距离设计 310

8.3多通道数字光纤通信系统设计 312

8.3.1系统设计中应注意的问题 312

8.3.2 WDM＋EDFA系统中继距离设计 314

阅读资料：光纤通信施工方案（某学院光纤网工程施工方案） 317

习题 319

9 光纤测量 321

9.1衰减测量 321

9.1.1概述 321

9.1.2截断技术 322

9.1.3插入损耗法 323

9.1.4背向散射法 323

9.2色散测量 324

9.2.1概述 324

9.2.2模间色散 324

9.2.3时域模间色散测量 325

9.2.4频域模间色散测量 326

9.2.5色度色散 326

9.2.6偏振模色散 327

9.3 OTDR的应用 328

9.3.1衰减测量 328

9.3.2光纤故障位置判定 329

9.4眼图分析 330

9.5光谱分析仪的应用 332

9.5.1光源的性能评价 332

9.5.2 EDFA增益和噪声图测试 333

阅读资料：OTDR 334

习题 336

参考文献 337