本书是一部关于光纤通信的高校教材，内容包括：光纤通信系统的起源和发展阶段，光纤的基本理论及传输特性，光源及调制，光探测器及光接收机噪声分析，接收机灵敏度分析，光纤通信系统设计，光无源器件，光放大器，光网络及光纤测量等。

本书分信号发射源、传输和接收三部分阐述光纤通信系统的构成及工作机理，并在此基础上，进一步介绍了光纤通信系统的设计方法和各种支持高速、长距离、大容量光纤通信的新技术。

全书由12章组成，内容包括：光纤通信系统的起源和发展阶段，光纤的基本理论及传输特性，光源及调制，光探测器及光接收机噪声分析，接收机灵敏度分析，光纤通信系统设计，光无源器件，光放大器，光网络及光纤测量等。

本书可作为高等院校通信工程及相关专业本科生的教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

丛书序

前言

第1章 引言

1.1光通信的历史回顾

1.1.1光通信器件的发展

1.1.2光纤通信系统的演进

1.2准同步数字体系与同步数字体系

1.2.1复接与分插

1.2.2准同步数字体系

1.2.3同步数字体系

1.2.4lO.92Tbit/s系统

1.3数字光纤通信系统的组成

1.3.1光发射机

1.3.2传输光纤

1.3.3光接收机

1.4光纤通信系统的特点

习题

第2章 光纤

2.1Maxwell方程组及边界条件

2.2介质平板波导中的模式理论

2.2.1模式的一般概念

2.2.2激光在平板波导中的传输特性

2.3光纤的结构

2.3.1光纤的物理结构

2.3.2折射率分布

2.4光纤中的模式理论

2.4.1模式的一般描述

2.4.2阶跃型折射率分布光纤中的波导方程

2.4.3阶跃型折射率分布光纤中的模式

2.4.4线偏振模式理论

2.5单模光纤

2.5.1模场直径

2.5.2单模光纤中的传输模式

2.6新型特种光纤

2.6.1各种稀土掺杂光纤

2.6.2光子晶体光纤

2.6.3其他介质光纤

2.7光纤制造

2.7.1预制棒制作

2.7.2拉丝

2.7.3新型低损耗光纤制造技术

2.8光纤的机械性能

2.9光缆

习题

第3章 光纤的传输特性

3.1光纤的损耗

3.1.1损耗产生的机理

3.1.2光纤的损耗谱表述

3.2光纤的色散

3.2.1色散的一般描述

3.2.2群时延

3.2.3模式色散

3.2.4材料色散

3.2.5波导色散

3.2.6偏振模色散

3.2.7单模光纤中脉冲展宽的一般描述

3.2.8光纤色散管理与色散补偿

3.3光纤的非线性

3.3.1非线性的产生机理

3.3.2自相位调制

3.3.3交叉相位调制

3.3.4四波混频

3.3.5受激散射

习题

第4章 光源

4.1激光的特性及基本光学规律

4.1.1激光产生的基本条件

4.1I2激光的基本特征

4.1.3Snell定律

4.2半导体物理基础

4.2.1能带

4.2.2本征及掺杂材料

4.2.3载流子及PN结

4.3发光二极管

4。3。1发光二极管结构及工作机理

4.3.2伏安特性

4.3.3量子效率

4.3.4发光二极管的调制

4.4激光二极管

4.4.1激光二极管结构及工作机理

4.4.2伏安特性及阈值条件

4.4.3外量子效率

4.4.4谐振频率选择

4.4.5激光二极管结构

4.4.6温度效应

4.5半导体激光器

4.5.1窄线宽半导体激光器

4.5.2面发射激光器

4.6光纤激光器

4.6.1工作机理

4.6.2特点

4.6.3光纤激光器构成及其应用

习题

第5章 功率的注入与耦合

5.1芯片到光纤的功率注入

5.1.1光源输出模式

5.1.2功率耦合计算

5.2用于改善耦合的透镜结构

5.2.1球面结构

5.2.2激光二极管到光纤的耦合

5.3光纤到光纤的耦合

5.3.1机械失配

5.3.2光纤相对数值孔径失配

5.3.3光纤端面处理

5.4光纤接续

5.4.1接续技术

5.4.2单模光纤的接续

5.5光纤连接器

5.5.1连接器分类

5.5.2连接器的回波损耗与插入损耗

习题

第6章 光电探测器

6.1光电二极管的物理特性

6.1.1PD的工作机理

6.1.2PIN光电探测器

6.1.3雪崩光电探测器

6.2光电探测器噪声

6.2.1噪声源

6.2.2信噪比

6.3探测器响应时间

6.3.1耗尽层光电流特征

6.3.2响应时间

6.4雪崩增益的温度效应及倍增噪声

6.5光电探测器的比较

6.5.1光电池

6.5.2光电三极管

6.5.3光电二极管与光电三极管的主要差别

6.5.4光电倍增管

6.5.5电荷耦合阵列探测器

习题

第7章 光接收机

7.1光接收机的基本构成

7.1.1光接收机结构

7.1.2误差源

7.1.3数字信号传输系统构成

7.2前置放大器

7.3数字接收机特征

7.3.1误差概率

7.3.2量子极限

7.4数字接收机的灵敏度

7.4.1接收机噪声

7.4.2散粒噪声

7.4.3灵敏度计算

7.5模拟接收机

习题

第8章 光纤通信系统设计

8.1点对点链路的设计

8.1.1功率预算

8.1.2上升时间预算

8.1.3色散预算

8.1.4系统的功率代价

8.2信道编码及线路码型

8.2.1非归零码

8.2.2归零码

8.2.3啁瞅归零码

8.2.4载波抑制归零码

8.2.5扰码

8.2.6线路码型

8.3前向纠错技术

8.3.1FEC码的构成

8.3.2编码增益和净编码增益

8.3.3FEC误码纠错能力

8.3.4FEC的应用

8.3.5超强FEC

习题

第9章 光无源器件

9.1光调制器

9.1.1基本概念

9.1.2电介质光调制器

9.1.3EA调制器

9.2光复用解复用器

9.2.1波分复用/解复用器

9.2.2复用器/解复用器的串扰

9.2.3时分复用/解复用器

习题

第lO章 光放大器

10.1基本概念

10.1.1增益系数

10.1.2增益与带宽

10.1.3放大器噪声

10.2掺铒光纤放大器

10.2.1增益谱

10.2.2放大器增益

10.2.3放大器噪声

10.3调制不稳定性

10.3.1分布放大

10.3.2周期性集总放大

10.3.3噪声放大

10.4拉曼光纤放大器

10.4.1光纤拉曼放大器的工作原理

10.4.2光纤中的受激拉曼散射

10.4.3光纤拉曼放大器特点

10.4.4光纤拉曼放大器的分类

10.4.5增益特性

10.4.6光纤拉曼放大器噪声特性

10.4.7宽带增益平坦拉曼光放大器设计的一般方法

10.4.8多波长泵浦拉曼光放大器的设计

10.5半导体光放大器

10.5.1信号放大特性

10.5.2行波光放大器的噪声特性

10.5.3信道间的串扰

习题

第11章 光网络

11.1基本光网络

11.1.1网络拓扑结构

11.1.2无源线形总线网络的性能

11.1.3星形结构网络的性能

11.2SONET/SDH

11.2.1传输格式及速率

11.2.2光接口

11.2.3SONET/SDH环

11.2.4SONET/SDH网络

11.3波长路由网络

11.3.1光上下话路复用

11.3.2光交叉连接

11.3.3波长变换器的性能评价

11.4wDM+EDFA系统的性能

11.4.1链路带宽

11.4.2用于特殊误码率的光功率要求

11.4.3通道间串扰

11.5光码分多址OCDMA技术

11.6全光包交换技术

11.6.1光包交换的网络结构

11.6.2OPS的节点结构

11.6.3OPS在城域网中的应用

11.7光突发交换

11.7.1OBS网络结构

11.7.2OBS协议

11.7.3OBS的特点

习题

第12章 光纤测量

12.1衰减测量

12.1.1截断技术

12.1.2插入损耗方法

12.1.3背向散射法

12.2色散测量

12.2.1模间色散

12.2.2时域模间色散测量

12.2.3频域模间色散测量

12.2.4色度色散

12.2.5偏振模色散

12.3OTDR的应用

12.3.1衰减测量

12.3.2光纤故障位置判定

12.4眼图分析

12.5光谱分析仪的应用

12.5.1光源的性能评价

12.5.2EDFA增益及噪声图测试

习题

参考文献