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目录 1

第1章 WDM超长距离光传输系统 1

1.1 概述 1

1.2 当前发展状况 2

1.3 发展历程与关键技术 6

1.3.1 非线性光纤光学效应的影响与新型光纤的问世 6

1.3.2 群速度色散与偏振模色散的积累和补偿技术的应用 8

1.3.3 宽带宽低噪声光放大的需求和分布式光纤拉曼放大器的采用 9

1.3.4 新型调制码型的采用与WDM超长距离传输性能进一步的提高 10

1.3.5 信号均衡接收处理 11

1.3.6 前向纠错编码的应用 11

1.3.7 未来的发展道路 13

1.4 WDM长距离传输系统及其研究和分析方法 15

1.4.1 系统组成 15

1.4.2 系统分类 18

1.4.3 系统研究方法 18

本章参考文献 21

2.1 光放大技术的概述 28

2.1.1 光放大器的分类 28

第2章 超长距离传输系统中的光放大技术 28

2.1.2 光放大器的发展历程 30

2.1.3 超长距离WDM传输系统对放大器的要求 31

2.2 EDFA放大器 38

2.2.1 工作原理 38

2.2.2 放大器模型和基本数学描述 40

2.2.3 性能参数及其影响因素 44

2.2.4 实用放大器考虑 47

2.3.1 工作原理 51

2.3 光纤拉曼放大器 51

2.3.2 特点 54

2.3.3 数学模型 54

2.3.4 FRA的性能参数及变化规律 57

2.3.5 实用放大器考虑 59

2.3.6 放大器的应用 69

2.3.7 放大器的优化设计 71

2.4 其他放大器 79

2.4.1 半导体光放大器（SOA或SLA） 79

2.4.2 参量放大器 85

2.5.1 混合放大 92

2.5 光放大器在超长距离传输系统中的应用 92

2.5.2 宽带放大 93

2.6 总结 96

本章参考文献 96

第3章 超长传输中色度色散的补偿及管理 110

3.1 色度色散的产生 110

3.1.1 色散的物理机理 110

3.1.2 材料色散的脉冲展宽 111

3.1.3 波导色散的脉冲展宽 112

3.2 色度色散对信号传输的影响 113

3.2.1 群速度色散的影响 114

3.2.2 三阶色散的影响 117

3.3 色度色散的补偿 120

3.3.1 固定色散补偿 120

3.3.2 可调色散补偿 127

3.4 色散斜率补偿 132

3.4.1 基于DCF的固定斜率补偿 133

3.4.2 用于固定斜率补偿的FBGs 133

3.5.1 色散管理的基本原理 134

3.5 色散管理 134

3.4.4 基于FBG的可调斜率补偿 134

3.4.3 虚拟成像相位阵列（VIPA）斜率匹配 134

3.5.2 10Gbit/s WDM系统的色散管理 137

3.5.3 40Gbit/s WDM系统的色散管理 139

本章参考文献 142

第4章 超长传输中PMD的影响及其补偿 148

4.1 PMD的产生机理 148

4.1.1 光的偏振态的表示方法 148

4.1.2 光的双折射 152

4.1.3 模式耦合 154

4.2 PMD的基本理论 155

4.2.1 主偏振态（PSP）理论及差分群时延的定义（PSP带宽） 155

4.2.2 PMD矢量 157

4.2.3 高阶PMD 158

4.2.4 PMD动态方程 158

4.2.5 PMD级联规则 159

4.3 PMD的统计特性及仿真 161

4.3.1 一阶和二阶PMD的统计规律 161

4.3.2 PMD的相关性 164

4.3.3 PMD的数值仿真 165

4.4 PMD对系统的影响 168

4.4.1 一阶PMD功率代价 168

4.4.2 系统出界概率 169

4.4.3 二阶PMD的影响 170

4.4.4 DWDM系统中的PMD 172

4.5 PMD的补偿 174

4.5.1 PMD补偿的意义及分类 174

4.5.2 光域补偿技术 174

4.5.3 电域补偿 179

4.5.4 其他技术 180

本章参考文献 180

第5章 光纤非线性效应对超长传输的影响 183

5.1 非线性效应产生机理 183

5.1.1 线性光学和非线性光学 183

5.1.2 光纤中各种非线性效应的产生机理 185

5.1.3 光纤中非线性效应的重要性 187

5.2 光纤非线性效应数学模型与仿真 188

5.2.1 从Maxwell方程组到非线性脉冲传输方程 188

5.2.2 自相位调制 192

5.2.3 交叉相位调制 196

5.2.4 四波混频 201

5.2.5 受激喇曼散射 203

5.2.6 受激布里渊散射 208

5.3 各种非线性效应对超长距离传输系统的影响 211

5.3.1 SPM的影响 212

5.3.2 XPM的影响 214

5.3.3 FWM的影响 215

5.3.5 受激布里渊散射的影响 217

5.3.4 受激喇曼散射的影响 217

本章参考文献 218

第6章 超长传输系统中的新型调制格式 219

6.1 新型光调制格式介绍 219

6.1.1 光调制 219

6.1.2 新型光调制格式 220

6.2 新型调制格式的关键器件 221

6.2.1 马赫-曾德尔调制器 221

6.2.2 电吸收调制器 224

6.3 基于强度调制原理的新型调制格式 224

6.3.1 RZ、CSRZ和SSB调制格式 225

6.3.2 双二进制调制格式 232

6.3.3 相位整形二进制传输调制格式 236

6.4 基于相位调制原理的新型调制格式 239

6.4.1 差分移相键控调制格式 239

6.4.2 差分正交相移键控调制格式 245

6.4.3 八级相移键控调制格式 248

6.5 基于偏振调制原理的新型调制格式 249

6.5.1 双二进制偏振位移键控调制格式 250

6.5.2 比特间插偏振调制格式 250

本章参考文献 251

第7章 超长传输系统中的信号接收与处理技术 260

7.1 概述 260

7.2 IM-DD系统的光接收机的模型与优化设计 261

7.2.1 接收机的组成结构 261

7.2.2 IM-DD的WDM超长传输系统中光接收机的噪声分析 263

7.2.3 光接收机的误码率计算 269

7.3 均衡技术 274

7.3.1 光传输系统中的损伤因素 275

7.3.2 符号间干扰的产生和均衡原理 275

7.3.3 光传输系统中的均衡接收模型 278

7.3.4 均衡技术及其分类 280

7.3.5 线性均衡 281

7.3.6 判决反馈均衡 287

7.3.7 非线性消除 289

7.3.8 最大似然序列估计 291

7.3.9 均衡技术的应用 296

7.3.10 小结 298

7.4 纠错编码技术 298

7.4.1 背景介绍 298

7.4.2 纠错编码分类简介 300

7.4.3 WDM传输系统中对纠错编码的要求 303

7.4.4 常用的纠错编码方案 305

本章参考文献 314

附录A 部分超长距离传输系统相关表格 318

附录B 窄带带通信号的数学表示 327

附录C Volterra级数与非线性系统 330

附录D 原子光谱标记介绍 334

缩略语 336

索引表 341