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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OADM242

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：OTDR334

习题336

参考文献337