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目录1

第1章　绪论1

1.1　光纤通信的发展1

1.2　光纤通信的优势5

1.3　光纤及其制造工艺简介8

1.4　系统组成8

1.5　本书内容安排9

第2章　介质光波导10

2.1　介质平板光波导10

2.1.1　几何光学分析10

2.1.2　波动理论16

2.2　介质圆柱光波导21

2.2.1　射线分析22

2.2.2　光纤的波动理论26

第3章　光纤的传输特性36

3.1　光纤的损耗36

3.1.1 吸收损耗37

3.1.2　散射损耗38

3.1.3　其他损耗39

3.2　光纤的色散特性39

3.2.1 色散概述39

3.2.2　材料色散40

3.2.3　波导色散41

3.2.4　模式色散43

3.3　光纤的非线性特性44

3.3.1　光纤的非线性效应44

3.3.2　非线性折射45

3.3.3 四波混频（FWM）47

3.3.4　受激喇曼散射48

3.3.5　受激布里渊散射（SBS）50

3.4　光纤的双折射现象51

3.4.1　双折射的基本概念51

3.4.2　光纤中双折射的种类51

3.4.3　双折射对偏振状态的影响52

3.5　光脉冲在光纤中的传播53

3.5.1　基本传播方程53

3.5.2　色散和脉冲展宽54

3.5.3　光纤孤子55

第4章　光路无源器件57

4.1　光纤连接器57

4.1.1 概述57

4.1.2　光纤连接器的损耗及其原因57

4.1.3　光纤连接器的构造59

4.2　光纤定向耦合器60

4.2.1　光纤定向耦合器的结构和工作原理60

4.2.2　光纤式定向耦合器的主要参数62

4.3　光衰减器63

4.3.1　光衰减器的作用和原理63

4.3.2　光衰减器的分类和基本结构63

4.4　光隔离器64

4.4.1　光隔离器的基本原理和结构65

4.4.2　光隔离器的主要参数和指标66

4.5　声光器件67

第5章　光源和光发送机69

5.1 半导体中的光电相互作用69

5.1.1　光的辐射和吸收69

5.1.2　P-N结及其光电特性71

5.2 半导体激光器（LD）72

5.2.1　LD的工作原理72

5.2.2　LD的结构和工作特性74

5.3　发光二极管（LED）78

5.3.1　LED的工作原理78

5.3.2　LED的工作特性79

5.4　新型激光器80

5.4.1 分布反馈（DFB）和分布布拉格反射（DBR）LD80

5.4.2　耦合腔LD81

5.4.3　量子阱（QW）LD82

5.4.4　光纤激光器83

5.4.5　垂直腔面发射激光器（VCSEL）86

5.5　光发送机88

5.5.1　光源的调制方式90

5.5.2　LD的驱动与控制电路92

5.5.3　LED的驱动电路95

第6章　光检测器与光接收机98

6.1　光检测器98

6.1.1　半导体的光电效应98

6.1.2　PIN光电二极管99

6.1.3　雪崩光电二极管100

6.1.4　光检测器的主要性能指标101

6.1.5　新型光检测器简介103

6.2　数字光接收机105

6.2.1　光接收机的原理及组成106

6.2.2　光接收机的噪声111

6.2.3　光接收机的主要性能指标及分析113

第7章　光放大器117

7.1　特性、分类与应用方式118

7.1.1　特性118

7.1.2　分类120

7.1.3　应用方式121

7.2　半导体光放大器121

7.2.1　工作原理122

7.2.2　特性分析123

7.2.3　性能与应用124

7.3　EDFA125

7.3.1　工作原理126

7.3.2　特性分析129

7.3.3　性能与应用130

7.4　光纤喇曼放大器132

7.4.1　工作原理132

7.4.2　特性分析133

7.5.1　光纤布里渊放大器135

7.5　其他光放大器135

7.4.3　性能与应用135

7.5.2　掺铒波导光放大器136

7.6　光放大器的性能比较与发展趋势136

7.6.1　性能比较136

7.6.2　发展趋势138

第8章　光波分复用技术139

8.1 WDM技术概述139

8.1.1　基本概述139

8.1.2 DWDM141

8.1.3 DWDM的主要技术问题141

8.2 DWDM工作原理和系统组成144

8.2.1　工作原理144

8.2.2　基本类型145

8.3　光源波长的稳定与控制147

8.4 DWDM复用器148

8.4.2　干涉滤波器型波分复用器149

8.4.1　熔锥光纤耦合型波分复用器149

8.4.3　光栅型波分复用器150

8.4.4　集成光波导波分复用器152

8.5　光波长转换器（OTU）152

8.5.1　光电—电光型OTU153

8.5.2　基于半导体光放大器交叉增益调制特性的OTU153

8.5.3　基于半导体光放大器中交叉相位调制的OTU154

8.6 DWDM串扰问题154

8.6.1　非线性串扰155

8.6.2　线性串扰156

第9章　光纤通信系统157

9.1　光纤通信系统的组成157

9.1.1　概述157

9.1.2　线路调制码型和线路传输码型158

9.1.3　光纤通信系统的中继方式162

9.1.4　光纤通信系统的辅助系统164

9.2　光纤通信系统的性能指标165

9.2.1　光纤通信系统的误码率165

9.2.2　光纤通信系统的抖动166

9.2.3　光纤通信系统的可靠性167

9.3　光纤通信系统指标的分析和计算168

9.3.1　概述168

9.3.2　光纤通信系统的损耗计算168

9.3.3　光纤通信系统的色散计算169

9.4　光纤通信系统的系统噪声169

第10章　光纤信息网概述172

10.1　光纤信息网172

10.1.1　通信网与光纤信息网172

10.1.2　多波长光纤网络173

10.1.3　信息的透明性175

10.2　分层结构176

10.3　中间节点177

10.3.1 NAS177

10.3.2 ONN180

10.4 WDM网络分类181

10.4.1　广播选择网182

10.4.2　波长选路网183

10.5　拓扑结构185

10.5.1　物理拓扑186

10.5.2　逻辑拓扑187

第11章　网络节点设备189

11.1　波长变换器189

11.1.1　原理189

11.1.2　分类190

11.1.3　应用193

11.2　光分插复用器194

11.2.1　性能参数194

11.2.2　结构组成195

11.2.3　发展趋势197

11.3　光交叉连接器198

11.3.1　主要功能199

11.3.2　性能指标200

11.3.3　结构分析与设计201

11.3.4　结构的比较与讨论205

11.4　IP路由器206

第12章　光纤以太网210

12.1　光纤局域网概述210

12.1.1　光纤局域网发展简史211

12.1.2　光纤局域网标准体系212

12.2　以太网的重要概念和标准213

12.2.1 以太网的系统结构214

12.2.2　CSMA/CD光纤网物理层214

12.2.3 以太网的帧结构215

12.2.4 CSMA/CD总线型光纤网中的碰撞检测216

12.3　器件损耗限制的估算217

12.3.1　无源光纤总线和环状拓扑217

12.3.2　无源星状拓扑219

12.4　千兆以太网220

12.4.1　协议结构及标准221

12.4.2 MAC子层222

12.4.3　介质无关接口223

12.4.4　物理层223

12.4.5　对物理介质的有关要求225

12.4.6　链路功率预算229

12.4.7 网络设备229

第13章　路由和波长分配231

13.1　基本概念231

13.1.1　通道类型232

13.1.2　流量类型233

13.1.3 网络类型233

13.1.4　保护类型234

13.2　波长路由网络的RWA问题236

13.2.1　静态流量操作236

13.2.2　动态流量操作238

13.2.3 ADMH算法240

13.3.1　物理拓扑和逻辑拓扑241

13.3　逻辑路由网络的RWA问题241

13.3.2　逻辑拓扑优化问题243

13.3.3　优化算法分析244

第14章　IP over WDM光信息网246

14.1 IP业务对光网络的要求246

14.2 IP over WDM的演进248

14.3 IP over DWDM结构250

14.4　主要技术问题253

14.4.1　协议与帧格式254

14.4.2　保护和恢复256

14.4.3　组网与路由257

14.4.4　控制、管理与QoS260

14.4.5　标准化262

14.5　国内IP over DWDM试验263

14.6　其他DWDM方案264

14.6.1 MPLS over DWDM技术264

14.6.2 Packet over DWDM技术265

14.6.3　基于LOBS的IP over DWDM技术266

第15章　光纤通信和光信息网技术趋势268

15.1　高速传输269

15.1.1 WDM269

15.1.2　混合传输270

15.1.3　其他270

15.2　综合型节点272

15.3　智能联网273

15.4　光节点技术275

15.4.1　光子交换276

15.4.2　新型元器件277

第16章　光纤通信教学实验装置和实验方法282

16.1 引言282

16.2　实验平台283

16.2.1　基本体制283

16.2.2　工作原理285

16.2.3　系统组成及其工作方式295

16.3.1　虚拟仪器309

16.3　测试平台309

16.3.2　基于声卡的虚拟仪器310

16.4　特殊测量方法和实验技术312

16.4.1 任意变化信号的测量和数据显示312

16.4.2　扫描测量光源P-I特性313

16.4.3　替代法测量光纤损耗314

16.4.4　光纤色散特性的观测315

16.4.5　光功率测量317

16.4.6　多媒体通信318

附录　实验指导书322

1．光纤通信教学实验系统简介322

2．实验装置仪器323

3．实验内容323

实验1　光发送、光接收器件、光纤、光纤连接器323

实验2　音频虚拟数字存储示波器和虚拟信号发生器325

实验3　微处理器和信号发生电路330

实验5　光接收电路实验331

实验4　光发送电路实验331

实验6　P-I特性测试332

实验7　模拟信号（方波、脉冲波、三角波、正弦波）传输336

实验8　扫频信号传输实验336

实验9　消光比测试337

实验10　衰减现象的观测337

实验11 CMI,Manchester,1B1H和PN码型变换和数据收发（单机实验）337

实验13　双工数据通信和区间通信实验（双机实验）338

实验12　色散现象的观测338

实验14　网络通信339

实验15　光纤IP电话344

实验16　光纤数字视频346

实验设计1　光功率计349

实验设计2　光示波器349

实验设计3　光纤电话349

4．实验报告349

参考文献350