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第1章 光网络1

1.1 通信技术演进1

1.1.1 原始光通信1

1.1.2 电子通信1

1.1.3 光纤通信3

1.2 波分复用系统4

1.2.1 系统组成4

1.2.2 性能要求6

1.2.3 技术进步13

1.3 光网络17

1.3.1 特点17

1.3.2 光器件作用18

1.3.3 网络结构25

1.3.4 光网络可重构30

1.3.5 光网络保护30

1.3.6 全光网络31

1.4 光网络发展32

1.4.1 业务32

1.4.2 光器件32

1.4.3 传输技术33

1.4.4 组网35

1.4.5 应用35

参考文献36

第2章 光波导理论38

2.1 光纤结构38

2.2 光纤波导理论分析39

2.2.1 研究方法39

2.2.2 射线光学理论40

2.2.3 波动光学理论45

2.2.4 单模光纤51

参考文献55

第3章 光纤56

3.1 光纤特点56

3.2 光纤分类58

3.3 通信用多模光纤59

3.3.1 结构59

3.3.2 分类60

3.4 通信用单模光纤63

3.4.1 结构63

3.4.2 分类64

3.5 塑料光纤76

3.5.1 材料76

3.5.2 性能77

3.6 光器件用光纤80

3.6.1 色散补偿光纤80

3.6.2 掺杂稀土元素光纤83

参考文献85

第4章 光纤的传输性能86

4.1 衰减86

4.1.1 作用86

4.1.2 定义86

4.1.3 衰减谱87

4.1.4 衰减机理88

4.2 色散90

4.2.1 作用90

4.2.2 分类91

4.2.3 色散系数92

4.2.4 色散斜率94

4.2.5 色散补偿95

4.3 偏振模色散96

4.3.1 作用96

4.3.2 偏振模色散系数97

4.4 非线性效应99

4.4.1 作用99

4.4.2 受激散射100

4.4.3 非线性相位调制102

4.4.4 四波混频105

参考文献106

第5章 半导体物理基础108

5.1 材料类型108

5.1.1 作用108

5.1.2 半导体材料108

5.1.3 非半导体晶体材料109

5.1.4 其他材料110

5.2 材料特性111

5.2.1 折射率111

5.2.2 工作波长112

5.2.3 非线性效应112

5.2.4 偏振效应113

5.3 半导体物理基础113

5.3.1 作用113

5.3.2 能级跃迁113

5.3.3 辐射114

5.3.4 粒子数反转115

5.3.5 能带理论116

5.3.6 掺杂作用118

5.3.7 PN结119

参考文献121

第6章 光源122

6.1 光源作用122

6.1.1 分类122

6.1.2 基本要求122

6.2 发光二极管124

6.2.1 所用材料124

6.2.2 双异质结125

6.2.3 结构类型126

6.2.4 工作原理131

6.2.5 工作特性133

6.2.6 选用依据138

6.3 半导体激光器138

6.3.1 所用材料138

6.3.2 基本结构140

6.3.3 工作原理144

6.3.4 分类方法145

6.3.5 法布里-珀罗激光器146

6.3.6 布拉格光栅激光器148

6.3.7 垂直腔表面发射激光器152

6.3.8 多量子阱激光器154

6.4 可调制激光器157

6.4.1 调谐作用157

6.4.2 调谐原理158

6.4.3 调谐技术158

6.4.4 可调谐半导体激光器159

6.4.5 可调谐光纤激光器162

6.5 超高速激光器165

6.5.1 作用165

6.5.2 应变量子阱激光器165

6.5.3 量子点激光器167

6.5.4 锁模激光器170

6.6 激光器工作特性171

6.6.1 工作波长171

6.6.2 光谱特性171

6.6.3 光强分布172

6.6.4 输出光功率172

6.6.5 温度特性173

6.7 激光器比较174

6.7.1 意义174

6.7.2 特点174

6.8 光源的选用175

参考文献176

第7章 光调制器178

7.1 调制作用178

7.2 调制方法178

7.2.1 直接调制178

7.2.2 间接调制179

7.3 光调制器180

7.3.1 电光调制器180

7.3.2 电吸收调制器181

参考文献183

第8章 光放大器184

8.1 作用184

8.2 分类185

8.3 工作波段186

8.4 基本概念188

8.4.1 功率放大188

8.4.2 增益饱和188

8.4.3 放大器噪声189

8.5 光放大器类型190

8.5.1 掺铒光纤放大器190

8.5.2 拉曼光纤放大器202

8.5.3 布里渊光纤放大器206

8.5.4 半导体激光放大器207

8.5.5 高功率光纤放大器211

8.5.6 宽带光纤放大器213

8.6 光纤放大器的性能比较217

参考文献220

第9章 光电检测器221

9.1 基本概念221

9.1.1 光接收机的作用221

9.1.2 基本概念221

9.2 光电检测器223

9.3 PIN光电二极管224

9.4 雪崩光电二极管227

9.5 光电检测器的工作特性229

9.5.1 响应度229

9.5.2 暗电流230

9.5.3 带宽231

9.5.4 线性响应度231

9.5.5 编码和调制232

9.5.6 信号质量233

参考文献234

第10章 波分复用器235

10.1 作用235

10.2 分类235

10.3 光纤熔融拉锥波分复用器236

10.3.1 工作原理236

10.3.2 性能指标238

10.4 反射光栅型波分复用器238

10.4.1 工作原理238

10.4.2 性能指标239

10.5 多层介质膜型波分复用器240

10.5.1 工作原理240

10.5.2 性能指标241

10.6 阵列波导光栅型波分复用器242

10.6.1 工作原理242

10.6.2 性能指标243

10.7 偏振波分复用器245

10.7.1 作用245

10.7.2 工作原理245

10.8 高信道数的波分复用器246

10.8.1 作用246

10.8.2 工作原理247

参考文献248

第11章 光波长变换器250

11.1 作用250

11.2 工作原理250

11.3 半导体光放大器波长变换器251

11.4 光纤非线性波长变换器252

11.5 光纤光栅外腔波长变换器253

参考文献253

第12章 光分插复用器255

12.1 作用255

12.2 工作原理256

参考文献259

第13章 光交叉连接器260

13.1 光交叉连接器的作用260

13.2 光交叉连接器的工作原理261

13.2.1 工作原理261

13.2.2 结构类型262

参考文献266

第14章 光开关267

14.1 光开关的作用267

14.2 光开关分类270

14.3 机械光开关270

14.4 非机械光开关272

14.4.1 光波导光开关272

14.4.2 全光开关275

14.4.3 其他光开关276

14.5 光开关应用实例278

参考文献279

第15章 光网络281

15.1 光网络发展281

15.2 光网络概念282

15.3 光网络组网器件285

15.3.1 光节点285

15.3.2 组网器件286

15.4 波分复用光网络288

15.4.1 波长广播和选择288

15.4.2 波长路由289

15.5 电信光网络结构290

15.5.1 分层意义290

15.5.2 长途干线光网络291

15.5.3 城域光网络292

15.5.4 接入光网络293

参考文献294

第16章 光器件应用实例296

16.1 长途干线光网络296

16.1.1 网络特点296

16.1.2 关键技术298

16.1.3 实例分析302

16.2 城域光网络307

16.2.1 网络特点307

16.2.2 关键技术308

16.2.3 实例分析310

16.3 接入光网络317

16.3.1 网络特点317

16.3.2 关键技术319

16.3.3 实例分析323

16.4 动态可重构光网络330

16.4.1 网络特点330

16.4.2 关键技术331

16.4.3 实例分析332

16.5 光网络保护与恢复336

16.5.1 意义336

16.5.2 关键技术336

16.5.3 保护类型336

16.5.4 恢复类型338

参考文献343

第17章 光器件的研究方向344

17.1 研究意义344

17.1.1 未来的网络344

17.1.2 超大容量方案344

17.2 超高速传输试验345

17.3 光器件研究方向347

17.3.1 意义347

17.3.2 器件研究内容347

17.3.3 新器件与新技术349

参考文献350