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第1章 概述1

1.1 光纤通信的发展史1

1.2 光纤通信的特点2

1.3 光纤通信系统的结构4

1.4 光纤通信的发展趋势5

习题7

第2章 光纤和光缆8

2.1 光纤的结构和类型8

2.1.1 光纤的结构8

2.1.2 光纤的类型8

2.2 光纤的导光原理9

2.2.1 阶跃光纤中的导光原理9

2.2.2 梯度光纤中的光线分析12

2.3 光纤的波动理论16

2.3.1 麦克斯韦方程及波动方程16

2.3.2 标量近似解法18

2.3.3 线偏振模及其特性23

2.4 单模光纤25

2.4.1 单模光纤的传输特性26

2.4.2 单模光纤的双折射27

2.4.3 保偏光纤29

2.5 光纤的传输特性30

2.5.1 损耗特性30

2.5.2 色散33

2.5.3 光纤的传输带宽36

2.5.4 非线性光学效应37

2.6 光纤制造工艺39

2.7 单模光纤的进展41

2.8 光缆44

2.8.1 光缆的结构44

2.8.2 光缆的分类45

习题47

第3章 光源和光发射机49

3.1 光发射和光吸收49

3.1.1 光和物质的相互作用49

3.1.2 激光器的工作原理52

3.2 实用化光通信系统对光源的基本要求53

3.3 半导体发光二极管（LED）54

3.3.1 工作原理54

3.3.2 结构和分类54

3.3.3 发光二极管的特性55

3.4 半导体激光器（LD）57

3.4.1 半导体激光器的工作原理57

3.4.2 半导体激光器的基本结构63

3.4.3 半导体激光器的主要特性64

3.5 实用化LD与LED参数典型值对比67

3.6 单纵模半导体激光器69

3.6.1 分布反馈式激光器69

3.6.2 耦合腔半导体激光器71

3.6.3 量子阱激光器（MQW）72

3.7 光发射机72

3.7.1 光源调制原理72

3.7.2 光发射机的构成及指标75

3.7.3 光源的驱动电路76

习题78

第4章 光检测器和光接收机80

4.1 光检测器80

4.1.1 工作原理80

4.1.2 主要工作特性81

4.2 光检测器的分类83

4.3 PIN光电二极管84

4.3.1 PIN结构及工作原理84

4.3.2 PIN的特性85

4.4 雪崩光电二极管（APD）86

4.4.1 雪崩光电二极管的雪崩倍增效应87

4.4.2 雪崩光电二极管的结构87

4.4.3 雪崩光电二极管的特性88

4.5 MSM光检测器91

4.6 光检测器的可靠性和注意事项91

4.6.1 光检测器的可靠性91

4.6.2 光检测器使用中的注意事项92

4.7 IM/DD模式92

4.7.1 IM/DD模式概述92

4.7.2 IM/DD模式框图93

4.8 光接收机94

4.8.1 光接收机基本组成94

4.8.2 光接收机的噪声分析98

4.8.3 光接收机的误码率101

4.8.4 光接收机的灵敏度105

4.8.5 光接收机的动态范围108

习题109

第5章 无源光器件110

5.1 光纤耦合器110

5.1.1 光耦合器的拓扑结构110

5.1.2 全光纤耦合器112

5.1.3 塑料光纤耦合器113

5.1.4 光纤耦合器的性能指标114

5.2 光波分复用器和解复用器116

5.2.1 结构原理116

5.2.2 解复用器的类型116

5.2.3 光波分复用器／解复用器的光学特性120

5.3 光衰减器121

5.3.1 光衰减器的分类122

5.3.2 光衰减器的应用126

5.3.3 光衰减器的发展趋势126

5.4 光开关127

5.4.1 光开关的应用127

5.4.2 光开关的分类128

5.4.3 光开关的特性参数133

5.5 光隔离器134

5.5.1 偏振相关型光隔离器135

5.5.2 偏振无关型光隔离器135

5.5.3 光隔离器的应用137

5.6 光纤连接器137

5.6.1 光纤连接器的损耗138

5.6.2 光纤连接器的性能140

5.6.3 常用的光纤连接器142

5.7 光纤光栅144

5.7.1 光纤光栅的发展144

5.7.2 光纤光栅的分类及应用145

5.7.3 光纤布拉格光栅146

5.7.4 光纤布拉格光栅的基本特性147

5.7.5 光纤光栅制作方法149

5.8 光环行器151

5.8.1 光环行器的结构151

5.8.2 光环行器的性能指标151

习题152

第6章 光纤通信系统153

6.1 模拟光纤通信系统153

6.1.1 模拟光纤通信系统的基本原理153

6.1.2 模拟光纤通信系统的主要性能指标159

6.2 数字光纤通信系统164

6.2.1 数字光纤通信系统概述164

6.2.2 数字光纤通信系统的体制164

6.2.3 数字光纤通信系统的基本结构173

6.2.4 数字光纤通信系统的码型175

6.2.5 数字光纤通信系统的主要性能指标179

6.3 系统设计183

6.3.1 系统的总体考虑183

6.3.2 系统部件的选择184

6.3.3 功率预算和色散预算185

习题189

第7章 光放大器190

7.1 光放大器概述190

7.1.1 光放大器的发展190

7.1.2 光放大器的分类190

7.1.3 光放大器的主要指标191

7.1.4 光放大器的应用193

7.2 掺铒光纤放大器（EDFA）194

7.2.1 EDFA的工作原理194

7.2.2 EDFA的结构196

7.2.3 EDFA的主要指标197

7.2.4 EDFA的特点202

7.2.5 EDFA的系统应用202

7.3 铒／镱共掺光纤放大器（YEDFA）203

7.3.1 YEDFA的工作原理204

7.3.2 YEDFA的掺杂浓度205

7.4 光纤拉曼放大器（FRA）205

7.4.1 FRA的组成和特点205

7.4.2 FRA的工作原理206

7.4.3 FRA的特性208

7.4.4 FRA的应用210

7.5 光纤布里渊放大器（FBA）211

7.5.1 FBA的工作原理211

7.5.2 FBA的应用211

7.6 半导体光放大器（SOA）212

7.6.1 SOA的工作原理212

7.6.2 SOA的特性212

7.6.3 SOA的应用215

7.7 两种主要光放大器的比较216

习题217

第8章 光纤激光器218

8.1 光纤激光器的发展简史218

8.2 光纤激光器基本原理及特点219

8.2.1 光纤激光器的基本原理219

8.2.2 光纤激光器的特点220

8.3 光纤激光器的分类221

8.3.1 稀土类掺杂光纤激光器224

8.3.2 光纤受激拉曼散射激光器225

8.3.3 光纤光栅激光器225

8.3.4 上转换光纤激光器225

8.4 光纤激光器发展前景226

8.4.1 几种高性能的光纤激光器226

8.4.2 光纤激光器的发展方向227

习题228

第9章 光复用技术229

9.1 光复用技术的基本概念229

9.2 光时分复用（OTDM）技术231

9.2.1 OTDM的复用原理231

9.2.2 OTDM的解复用原理233

9.2.3 OTDM的关键技术235

9.3 光码分复用（OCDM）技术236

9.3.1 OCDM的基本原理237

9.3.2 OCDM的编码技术237

9.3.3 OCDM的优点239

9.4 光频分复用（OFDM）技术239

9.4.1 OFDM的基本原理239

9.4.2 OFDM的关键技术241

9.4.3 OFDM的应用242

9.5 光空分复用技术243

9.6 光波分复用技术243

9.6.1 光波分复用原理244

9.6.2 光波分复用系统的构成244

9.6.3 光波分复用技术的主要特点247

9.6.4 光波分复用系统的技术分类248

9.6.5 光分插复用器251

9.6.6 WDM技术规范255

习题262

第10章 光纤通信新技术263

10.1 全光通信网263

10.1.1 全光通信网的概念、结构和特点263

10.1.2 全光通信网的关键技术264

10.1.3 光纤接入网技术269

10.2 相干光通信276

10.2.1 相干光通信的基本原理276

10.2.2 相干光通信系统的组成279

10.2.3 相干光通信的关键技术281

10.2.4 相干光通信的优点及其应用282

10.3 光孤子通信技术283

10.3.1 光孤子通信的基本原理283

10.3.2 光孤子通信系统的基本组成290

10.3.3 光孤子通信中的关键技术290

10.3.4 光孤子通信的优点及前景296

10.4 波长转换技术296

10.4.1 波长转换技术的基本概念296

10.4.2 波长转换技术类型297

10.4.3 全光波长转换技术299

10.5 无线毫米波光纤通信（ROF）305

10.5.1 无线通信系统现状305

10.5.2 ROF技术简介306

10.5.3 ROF技术特点307

10.5.4 ROF系统线路结构309

10.5.5 ROF的关键技术311

10.5.6 ROF技术的应用312

10.6 光电集成和光子集成313

10.6.1 光集成的应用314

10.6.2 OEIC和PIC器件的材料技术314

10.6.3 OEIC器件的结构315

10.6.4 主要OEIC器件316

10.6.5 PIC器件317

习题317

第11章 光纤通信测量技术319

11.1 光纤参数的测量319

11.1.1 光纤损耗的测量319

11.1.2 光纤模场直径的测量320

11.1.3 色散的测量320

11.1.4 光纤带宽的测量321

11.2 光纤通信中的常用仪器323

11.2.1 光功率计323

11.2.2 光纤熔接机324

11.2.3 光时域反射仪326

11.2.4 光谱分析仪327

习题328

参考文献329