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第1章 光纤通信技术概论1

1.1 光纤通信技术简介1

1.1.1 概述1

1.1.2 光纤通信技术的发展2

1.1.3 光电网络的性能特点4

1.1.4 有关光网络的关键性技术7

1.2 光纤通信系统的组成8

1.2.1 光纤通信系统的工作过程8

1.2.2 光纤通信系统的典型应用9

1.3 光纤通信系统的分类10

1.3.1 不同波长的光纤通信系统10

1.3.2 单模和多模光纤通信系统10

1.3.3 数字和模拟光纤通信系统11

1.3.4 不同调制方式的光纤通信系统12

1.3.5 按传输信道数目划分12

1.3.6 按应用范围划分13

1.3.7 其他形式的光纤通信系统13

1.4 光纤通信技术有关的产品13

1.4.1 光传输设备14

1.4.2 光纤光缆及其附件14

1.4.3 光器件14

1.4.4 光纤通信用测试仪器与专用工具15

1.5 习题18

调研项目：光纤通信技术的发展现状19

实验1 信号的E-O、O-E转换20

第2章 光的传播特性21

2.1 几何光学21

2.1.1 光的反射和折射21

2.1.2 光的传播24

2.2 光的电磁理论27

2.2.1 麦克斯韦波动方程27

2.2.2 平面电磁波27

2.2.3 球面波28

2.2.4 电磁波的性质29

2.3 光的量子性31

2.3.1 光电效应31

2.3.2 光的波粒二象性32

2.4 光源的发光原理33

2.4.1 原子能级33

2.4.2 激光的形成36

2.5 习题39

调研项目：几种典型激光器的调查研究41

实验2 语音、图像的光纤传输41

第3章 光纤与光缆43

3.1 光纤的结构与类型43

3.1.1 光纤的结构43

3.1.2 光纤的种类44

3.1.3 常用光纤的传输特征45

3.2 光纤的传输原理49

3.2.1 光传输的基本特性49

3.2.2 单模光纤的基本特性54

3.3 光纤的传输特性55

3.3.1 光纤的衰减特性56

3.3.2 光纤的色散特性59

3.3.3 光纤的非线性效应62

3.4 光纤的拉制63

3.41 预制棒的制作64

3.4.2 光纤的拉制66

3.4.3 光纤的几何特性67

3.5 几种常用光纤67

3.5.1 几种常用的光纤及特点67

3.5.2 光纤的选择71

3.6 光纤的成缆及选用73

3.6.1 光缆的使用寿命73

3.6.2 光缆结构及类型74

3.6.3 光缆型号命名方法78

3.6.4 光缆的选用81

3.7 习题83

调研项目：光纤光缆产品市场调查85

实验3 光纤传输特性的测试85

第4章 光源和光发射机87

4.1 光发射机概述87

4.1.1 光纤通信系统对光源的基本要求87

4.1.2 光纤通信中常用的光源88

4.2 LED及组件88

4.2.1 LED的结构89

4.2.2 LED的发光过程90

4.2.3 LED的分类91

4.2.4 LED的工作特性95

4.2.5 LED组件96

4.3 LD及组件96

4.3.1 半导体激光二极管97

4.3.2 LD的分类97

4.3.3 LD结构及发光过程98

4.3.4 半导体激光器的工作特性99

4.3.5 半导体激光器的噪声102

4.3.6 激光二极管组件103

4.4 光的调制105

4.4.1 信号对光源的调制105

4.4.2 常用的光调制器114

4.4.3 光调制器主要参数及应注意的问题115

4.4.4 对激光器的保护116

4.5 光发射机的组成117

4.5.1 光发射机的结构组成118

4.5.2 光发射机的主要性能指标119

4.5.3 典型光发射机实例120

4.6 习题122

调研项目：新型半导体激光器技术124

实验4 光源的P-I寺性测绘与APC分析124

第5章 光中继传输126

5.1 光-电-光中继器126

5.1.1 光-电-光中继器结构126

5.1.2 全光中继器127

5.2 光放大中继器128

5.2.1 常规传输光纤放大器128

5.2.2 半导体光放大器128

5.2.3 稀土掺杂光纤放大器130

5.3 掺铒光纤放大器131

5.3.1 EDFA的泵浦特性131

5.3.2 掺铒光纤放大器的特点133

5.3.3 EDFA的组成结构133

5.3.4 EDFA的应用形式136

5.3.5 EDFA的特性参数138

5.4 光无源器件140

5.4.1 光纤连接器141

5.4.2 光纤耦合器147

5.4.3 光纤滤波器148

5.4.4 波分复用／解复用器153

5.4.5 光衰减器155

5.4.6 光隔离器157

5.4.7 光开关159

5.4.8 其他光学器件161

5.5 习题163

调研项目：光放大器与光无源器件的现状调查165

实验5 数字信号的TDM复用／解复用166

第6章 光电检测与光接收机167

6.1 光电检测原理167

6.1.1 半导体的光电效应167

6.1.2 光电检测器的工作特性参数168

6.2 光电检测器件171

6.2.1 PIN光敏二极管171

6.2.2 雪崩光敏二极管173

62.3 肖特基光敏二极管175

6.2.4 MSM光电检测器176

6.2.5 集成光学光电检测器176

6.3 光接收组件178

6.3.1 光接收组件的基本组成178

6.3.2 光接收组件的特性179

6.3.3 模拟光接收组件181

6.3.4 数字光接收组件181

6.4 光发射接收模块182

6.4.1 光发射模块182

6.4.2 光接收模块184

6.4.3 光收发一体模块188

6.5 光接收机190

6.5.1 光接收机的组成及作用190

6.5.2 光接收机的主要性能指标191

6.6 习题193

调研项目：典型光端机技术分析195

实验6 光端机的参数测试196

第7章 光纤通信系统197

7.1 数字光纤通信系统197

7.1.1 输入电端机197

7.1.2 数字光纤通信系统的数字系列200

7.1.3 监控系统203

7.2 光纤通信线路编码205

7.2.1 码型转换205

7.2.2 常用光纤线路码型209

7.3 传输制式的讨论216

7.3.1 传输体制概述216

7.3.2 光同步传输网218

7.3.3 SDH的速率等级和帧结构219

7.3.4 SDH设备简介221

7.4 光纤通信系统的性能指标222

7.4.1 误码性能及测量222

7.4.2 抖动性能及测量225

7.5 习题227

调研项目：线路编码情况的调查研究229

实验7 光纤通信线路编／译码229

第8章 多信道复用与交换技术231

8.1 光复用技术231

8.1.1 几种常用的光复用方法231

8.1.2 光时分复用232

8.1.3 光波分复用235

8.1.4 光码分复用239

8.1.5 副载波复用239

8.1.6 空分复用240

8.2 光交换技术240

8.2.1 空分光交换240

8.2.2 时分光交换242

8.2.3 波分光交换242

8.2.4 复合光交换243

8.3 光调制技术243

8.3.1 几种调制方法244

8.3.2 信号强度调制245

8.3.3 相干系统调制247

8.4 扩频通信247

8.4.1 扩频通信概述248

8.4.2 伪随机码250

8.4.3 几种常用的扩频方式251

8.5 习题254

调研项目：光复用和光调制技术的调查研究256

实验8 波分复用（WDM）光纤通信系统257

第9章 光纤通信工程259

9.1 光纤通信工程设计259

9.1.1 系统设计概述259

9.1.2 光纤通信系统设计内容261

9.1.3 光纤通信系统的常用结构类型266

9.1.4 系统设计方法271

9.1.5 系统的设计限制272

9.1.6 功率预算和色散预算273

9.2 典型光纤通信系统设计276

9.2.1 音频广播式系统设计276

9.2.2 CATV系统设计276

9.2.3 数字光纤通信系统的设计282

9.2.4 DWDM系统工程设计284

9.3 光纤通信工程的施工286

9.3.1 光缆的敷设286

9.3.2 光缆的接续289

9.4 端机设备安装290

9.4.1 端机设备的安装290

9.4.2 光端机的组成290

9.5 系统的调试与开通294

9.5.1 调试与验收294

9.5.2 工程验收294

9.6 习题295

调研项目：市话光纤数字传输系统工程设计的调查研究296

光纤传输系统实训297

实训1 光缆的分类与色谱分析297

实训2 光纤光缆的接续298

第10章 光纤通信新技术简介299

10.1 相干光纤通信系统299

10.1.1 相干光纤通信系统的组成299

10.1.2 相干光纤通信的优点302

10.1.3 相干光纤通信系统的关键技术303

10.2 光孤子通信技术304

10.2.1 光孤子的概念304

10.2.2 光纤孤子通信305

10.3 全光通信307

10.3.1 全光通信网307

10.3.2 全光通信网基本构成308

10.4 习题311

附录312

附录A 常用物理常数312

附录B 损耗百分数（％）与分贝（dB）的换算312

附录C 常用单位换算关系313

附录D 光功率单位换算表313

附录E PDH和SDH速率等级314

附录F ITU-T对于WDM系统波长的安排315

参考文献316