光纖通信

本書為“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。本書系統介紹了光纖通信系統的概念、光纖的傳輸特性、光源和光檢測器的工作原理及工作特性、有源和無源光網路器件的工作原理及應用、光纖通信系統的設計、光纜線路的施工和測試、波分復用、光纖網路、光通信新技術，以及光纖感測器。本書內容全面，講解深入淺出，實踐性與理論性相結合，是高等學校電子信息類專業本科生、研究生的教材，也可供相關專業技術人員參考。

第1章 緒論（1）

1.1 光纖通信的概念（1）

1.1.1 什麼是光纖通信（1）

1.1.2 光纖通信中光的作用及特性（2）

1.1.3 光纖通信的優勢（4）

1.2 光纖通信系統的基本單元（6）

1.2.1 光發射機（6）

1.2.2 光纖（9）

1.2.3 光接收機（11）

1.2.4 光放大器（12）

1.3 光纖通信的基本問題（13）

1.3.1 衰減（13）

1.3.2 色散（15）

1.3.3 非線性效應（17）

1.4 光纖通信系統的主要性能指標（18）

1.4.1 比特率和帶寬（18）

1.4.2 傳輸距離（20）

1.4.3 通信容量（21）

1.5 光纖通信技術的回顧和展望（21）

1.5.1 回顧（21）

1.5.2 趨勢（22）

本章小結（23）

習題（24）

第2章 光纖（25）

2.1 光纖結構（25）

2.1.1 階躍折射率光纖（25）

2.1.2 漸變折射率光纖（26）

2.2 光纖傳輸原理（27）

2.2.1 幾何光學分析法（27）

2.2.2 波動方程分析法（30）

2.3 單模光纖（41）

2.3.1 單模傳輸條件及模場分佈（41）

2.3.2 單模光纖的衰減（43）

2.3.3 單模光纖的色散與帶寬（43）

2.3.4 色散補償方案（46）

2.3.5 單模光纖的非線性效應（47）

2.4 多模光纖（51）

2.4.1 多模光纖的衰減（51）

2.4.2 多模光纖的色散（52）

2.4.3 多模光纖的帶寬（52）

2.5 光纖使用特性和產品介紹（53）

2.5.1 光纖製作工藝（53）

2.5.2 光纖的使用特性（55）

2.5.3 光纖產品介紹（57）

2.5.4 光纖的型號（59）

本章小結（60）

習題（60）

第3章 光源和光發射機（62）

3.1 激光二極體（62）

3.1.1 工作原理（62）

3.1.2 LD的性質（66）

3.1.3 LD的類型（69）

3.1.4 LD組件及其技術指標（71）

3.2 發光二極體（72）

3.2.1 LED結構（72）

3.2.2 LED特性（74）

3.2.3 LED與光纖的耦合（76）

3.2.4 LED的技術參數（77）

3.3 光發射機（78）

3.3.1 模擬光發射機（78）

3.3.2 數字光發射機（78）

3.4 外調製器（80）

3.4.1 外調製器特點和類型（80）

3.4.2 外調製器工作原理（82）

3.4.3 外調製器技術指標（82）

本章小結（83）

習題（84）

第4章 光檢測器和光接收機（85）

4.1 光檢測器的工作原理（85）

4.1.1 PIN光檢測器（85）

4.1.2 APD光檢測器（86）

4.2 光檢測器的特性參數（87）

4.2.1 光檢測器性能參數（87）

4.2.2 光檢測器的雜訊（89）

4.2.3 光檢測器產品介紹（90）

4.3 光接收機（92）

4.3.1 光接收機的組成（92）

4.3.2 光接收機的技術指標（94）

4.4 光收發合一模塊（97）

本章小結（98）

習題（98）

第5章 光網路器件（100）

5.1 光放大器（100）

5.1.1 概述（100）

5.1.2 半導體光放大器（103）

5.1.3 摻雜光纖放大器（105）

5.1.4 拉曼光纖放大器（110）

5.1.5 光放大器的應用（112）

5.2 無源器件（114）

5.2.1 耦合器（114）

5.2.2 濾波器（116）

5.2.3 隔離器（120）

5.2.4 環形器（121）

5.2.5 衰減器（121）

5.2.6 連接器（122）

5.2.7 光開關（124）

本章小結（125）

習題（126）

第6章 光纖通信系統的設計（127）

6.1 設計原則（127）

6.1.1 工程設計與系統設計（127）

6.1.2 系統設計的內容（128）

6.1.3 系統設計的方法（129）

6.2 數字傳輸系統的設計（131）

6.2.1 技術考慮（131）

6.2.2 光通道功率代價、損耗及色散預算（132）

6.3 模擬傳輸系統的設計（134）

6.3.1 系統組成及其評價（134）

6.3.2 光放大器對系統性能的影響（137）

6.4 光纖系統實例（137）

6.4.1 設備互聯方案（138）

6.4.2 數據/視頻光端機在閉路監控系統中的應用（138）

6.4.3 多通道業務光端機的應用（139）

本章小結（141）

習題（141）

第7章 光纜線路的施工和測試（142）

7.1 光纜（142）

7.1.1 光纜的結構與類型（142）

7.1.2 光纜的技術規範（144）

7.2 光纜施工（145）

7.2.1 施工準備工作（145）

7.2.2 室外光纜敷設（147）

7.2.3 室內光纜敷設（150）

7.2.4 光纜接續與成端（150）

7.3 常用儀器（152）

7.3.1 光時域反射儀（152）

7.3.2 光譜分析儀（154）

7.3.3 光纖熔接機（156）

7.3.4 光源與光功率計（157）

7.4 測試和故障檢修（158）

7.4.1 光特性測試（159）

7.4.2 電特性測試（159）

7.4.3 故障檢修（160）

7.5 光纜工程實例（161）

7.5.1 工程概況（161）

7.5.2 設計規範（161）

7.5.3 技術要求（161）

7.5.4 設計方案（162）

7.5.5 施工圖設計（162）

7.5.6 材料表（162）

本章小結（163）

習題（163）

第8章 波分復用技術（164）

8.1 WDM工作原理（164）

8.1.1 WDM工作原理（164）

8.1.2 WDM﹑DWDM與CWDM （165）

8.2 WDM系統的基本組成（167）

8.3 WDM系統中的關鍵器件（167）

8.3.1 WDM系統中的光源（167）

8.3.2 WDM系統中的接收機（171）

8.3.3 WDM系統中的光放大器（172）

8.3.4 WDM系統中的波分復用器/解復用器（175）

8.3.5 WDM系統中的光纖（183）

8.4 波分復用系統規範（186）

8.4.1 光波長的分配（186）

8.4.2 光介面規範（186）

8.5 設備實例（187）

本章小結（188）

習題（188）

第9章 光纖網路（190）

9.1 光纖網路概述（190）

9.1.1 網路歷史回顧（190）

9.1.2 光纖網路基本知識（192）

9.2 基於光纖系統的三大網路（196）

9.2.1 光纖計算機網（196）

9.2.2 光纖電話網（202）

9.2.3 光纖有線電視網（203）

9.3 光纖網路傳輸體制（205）

9.3.1 SDH/SONET （205）

9.3.2 ATM （211）

9.4 光交換技術（214）

9.4.1 光交換概述（214）

9.4.2 光分組交換（OPS） （216）

9.4.3 自動交換光網路（218）

9.5 光傳送網（222）

9.5.1 光傳送網的分層結構（223）

9.5.2 光傳送網（OTN）的網路節點（223）

9.5.3 可重構的OADM——ROADM （225）

9.6 光纖接入網（226）

9.6.1 光纖接入網的形式和業務類型（227）

9.6.2 無源光網路（PON） （228）

本章小結（230）

習題（230）

第10章 光通信新技術（231）

10.1 相干光通信（231）

10.1.1 相干檢測原理（231）

10.1.2 調製與解調（232）

10.1.3 接收靈敏度（233）

10.1.4 相干光通信的關鍵技術（233）

10.1.5 相干光通信的優點及其應用（234）

10.2 光孤子通信（235）

10.2.1 光孤子通信的基本原理（235）

10.2.2 光孤子通信系統（236）

10.3 光時分復用（238）

10.3.1 光時分復用原理（238）

10.3.2 光時分復用的關鍵技術（240）

10.3.3 光時分復用的特點（240）

10.4 光碼分多址（241）

10.4.1 光碼分多址的基本原理（241）

10.4.2 光碼分多址的關鍵技術（242）

10.4.3 光碼分多址的特點（243）

10.5 自由空間光通信（243）

10.5.1 概述（243）

10.5.2 系統組成及工作原理（244）

10.5.3 系統關鍵技術（245）

10.5.4 設備實例（246）

本章小結（246）

習題（246）

第11章 光纖感測技術（247）

11.1 光纖感測技術概述（247）

11.2 光纖感測器的基本構成（247）

11.3 光纖感測器的分類方法（248）

11.4 光纖感測器工作原理（250）

11.4.1 點式感測器（250）

11.4.2 准分散式光纖光柵感測器（251）

11.4.3 全分散式光纖感測系統（252）

本章小結（259）

習題（260）

參考文獻（261）