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1　光纤通信概论1

1.1　光纤通信的发展史3

1.2　光纤通信系统6

2　光纤9

2.1　概述9

2.2　光线在光纤中的传输14

2.2.1　阶跃光纤中的光线分析14

2.2.2　梯度光纤中的光线分析17

2.3　单模光纤的波动理论22

2.3.1　波动方程22

2.3.2　归一化变量24

2.3.3　贝塞尔方程的场解25

2.3.4　特征方程29

2.3.5　线偏振模及其特性30

2.3.6　传播常数β与归一化频率V的关系33

2.3.7　光纤中的功率流34

2.3.8　单模光纤37

2.4　光纤的损耗特性43

2.4.1　材料的吸收损耗44

2.4.2　光纤的散射损耗45

2.4.3　辐射损耗46

2.5　光纤的色散特性及带宽48

2.5.1　群延时和时延差49

2.5.2　材料色散和波导色散50

2.5.3　模间色散56

2.5.4　光纤的传输带宽57

2.6　无源光器件61

2.6.1　光纤的连接与光纤连接器61

2.6.2　光纤分路器及耦合器62

2.6.3　波分复用器65

2.6.4　光隔离器66

2.6.5　光开关67

2.6.6　光滤波器68

3　光源与光发送机70

3.1　半导体中的光发射73

3.1.1　光的吸收与发射73

3.1.2　半导体的光发射77

3.2　发光二极管85

3.2.1　发光二极管的结构85

3.2.2　发光二极管的主要特性88

3.3　半导体激光器的工作原理与结构93

3.3.1　半导体激光器的工作原理93

3.3.2　半导体激光器的结构101

3.4　半导体激光器的工作特性116

3.4.1　P-I工作特性116

3.4.2　模式特性与线宽122

3.4.3　调制特性124

3.4.5　波长调谐特性134

3.4.4　光束的辐射图与方向性134

3.4.6　噪声特性136

3.4.7　半导体激光器的安全使用139

3.5　光发送机140

3.5.1　光载波的调制141

3.5.2　发光二极管驱动电路142

3.5.3　激光二极管驱动电路147

3.6　光源与光纤的耦合151

3.7　光源的外调制技术156

4　光检测器与光接收机159

4.1概述159

4.2　光检测器164

4.2.1　光检测器的工作原理164

4.2.2　光检测器的主要工作特性174

4.3　光接收机的噪声179

4.3.1　光接收机中的噪声源181

4.3.2　接收机等效电路及放大器电路噪声183

4.3.3　光检测器的噪声185

4.3.4　背景噪声191

4.4　模拟接收机的噪声及信噪比192

4.4.1　均方信号电流192

4.4.2　光检测器噪声193

4.4.3　信噪比及接收灵敏度194

4.5　数字接收机的噪声分析197

4.5.1　概述197

4.5.2　数字接收机的分析模型199

4.5.3　信号分析200

4.5.4　放大器电路噪声201

4.5.5　光检测器噪声203

4.5.6　输入输出脉冲形状及I1、I2、I3、∑1值205

4.6　光接收机前置放大器213

4.6.1　高阻抗前置放大器215

4.6.2　互阻抗放大器226

4.6.3　动态范围230

4.7　数字接收机的误码率和接收灵敏度233

4.7.1　数字接收机的误码率233

4.7.2　数字接收机的接收灵敏度237

4.7.3　数字接收机的灵敏度极限——量子极限247

4.8　数字接收机中的定时提取与判决再生248

4.8.1　定时提取248

4.8.2　判决再生250

4.9　光接收机的比特率穿透能力及响应时间253

4.9.1　比特率穿透能力254

4.9.2　响应时间255

5　光纤通信系统257

5.1　系统设计考虑257

5.1.1　工作波长的选择258

5.1.2　元件的选择259

5.1.3　损耗限制系统的计算——功率预算法261

5.1.4　色散限制系统的计算——上升时间预算264

5.1.5　中继距离的光纤带宽限制估算269

5.1.6　中继距离与码速的关系271

5.2　数字光纤通信系统273

5.2.1　光纤传输系统最适合于传输数字信号273

5.2.2　数字光纤通信系统的体制275

5.2.3　数字光纤通信系统的基本结构281

5.2.4　线路码型284

5.2.5　数字光纤通信系统289

5.2.6　数字光纤通信系统的主要性能指标测试295

5.3　模拟光纤通信系统298

5.3.1　模拟调制技术299

5.3.2　基带直接强度调制（D-IM）301

5.3.3　脉冲频率调制（PFM-IM）电视信号传输303

5.3.4　副载波强度调制305

5.4.1　波分复用318

5.4　光纤通信系统的复用318

5.4.2　频分复用320

5.4.3　空分复用321

5.5　光纤局域网321

5.5.1　LAN的结构模型322

5.5.2　总线型光纤LAN327

5.5.3　环形光纤网332

5.6.1　基本原理335

5.6　相干光纤通信系统335

5.6.2　调制与解调技术338

5.6.3　相干光纤通信的优点及关键技术341

5.6.4　相干光纤通信系列实例342

5.7　光放大器与全光通信343

5.7.1　光放大器343

5.7.2　光放大器在光纤通信系统中的应用与全光光纤通信348

5.7.3　光纤孤子通信351

主要参考资料355