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第1章 光纤通信概论1

1．1 通信技术的发展历程1

1．1．1 原始光通信1

1．1．2 电通信1

1．1．3 光纤通信3

1．2 信号及其处理4

1．2．1 消息、信息和信号4

1．2．2 信号的形式4

1．2．3 信道复用6

1．2．4 调制格式10

1．3 信号传输11

1．3．1 波长、频率和频率间隔11

1．3．2 带宽和容量12

1．3．3 光功率度量和光损耗度量13

1．4 通信系统14

1．4．1 通信系统的组成14

1．4．2 通信系统的分类和对比14

1．4．3 通信系统的主要性能16

1．5 光纤通信系统18

1．5．1 光纤通信系统的组成18

1．5．2 光纤通信技术的进步19

1．6 光纤通信中的光器件22

1．7 光网络24

1．7．1 光网络的结构24

1．7．2 组网元件25

1．7．3 光网络的发展26

参考文献29

第2章 光波导理论31

2．1 光纤的结构31

2．2 光波导理论分析32

2．2．1 研究方法32

2．2．2 射线光学理论33

2．2．3 波动光学理论38

2．2．4 单模光纤44

参考文献48

第3章 光纤49

3．1 光纤的特点49

3．2 光纤的分类51

3．3 通信用多模光纤52

3．3．1 多模光纤的结构52

3．3．2 多模光纤的分类53

3．4 通信用单模光纤55

3．4．1 单模光纤的结构55

3．4．2 单模光纤的分类56

3．5 塑料光纤67

3．5．1 塑料光纤的材料67

3．5．2 塑料光纤的性能68

3．6 光器件用光纤71

3．6．1 色散补偿光纤71

3．6．2 掺杂稀土元素光纤74

参考文献75

第4章 光纤的传输性能77

4．1 衰减77

4．1．1 定义77

4．1．2 衰减谱77

4．1．3 衰减机理78

4．2 色散81

4．2．1 分类81

4．2．2 色散系数82

4．3 偏振模色散86

4．4 非线性效应89

4．4．1 受激散射89

4．4．2 折射率扰动91

参考文献96

第5章 光器件使用的材料及功能97

5．1 光器件用材料的类型97

5．1．1 半导体材料97

5．1．2 非半导体晶体材料98

5．1．3 其他材料98

5．2 光器件用材料的特性100

5．2．1 折射率100

5．2．2 工作波长101

5．2．3 非线性效应101

5．2．4 偏振效应101

5．3 半导体的性能102

5．3．1 发光102

5．3．2 辐射102

5．3．3 粒子数反转103

5．3．4 能带理论104

5．3．5 掺杂作用105

5．3．6 PN结106

5．4 光器件的功能108

参考文献109

第6章 光源111

6．1 光源概述111

6．2 发光二极管112

6．2．1 所用材料112

6．2．2 基本结构113

6．2．3 工作原理115

6．2．4 工作特性116

6．2．5 选用118

6．3 激光器119

6．3．1 所用材料119

6．3．2 基本结构120

6．3．3 工作原理122

6．3．4 典型的激光器122

6．4 激光器工作特性132

6．4．1 工作波长132

6．4．2 光谱特性133

6．4．3 光强分布133

6．4．4 输出光功率134

6．4．5 温度特性134

6．5 光源的选用135

6．6 光源的调制136

6．6．1 调制的分类136

6．6．2 光调制器138

6．6．3 可调制激光器140

参考文献141

第7章 光放大器143

7．1 光放大器概述143

7．2 光放大器的分类144

7．3 光放大器的工作波段145

7．4 光放大器的工作特性147

7．4．1 功率放大147

7．4．2 增益饱和147

7．4．3 放大器噪声148

7．5 典型的光放大器149

7．5．1 掺铒光纤放大器149

7．5．2 拉曼光纤放大器161

7．5．3 半导体激光放大器167

7．6 光放大器的性能比较170

参考文献173

第8章 色散补偿器件174

8．1 光纤的色散174

8．2 色散补偿技术181

8．3 色散补偿器件182

8．3．1 色散补偿光纤模块182

8．3．2 啁啾光栅色散补偿模块189

8．3．3 高阶模光纤色散补偿模块191

8．3．4 可调色散补偿器件192

8．3．5 色散补偿器的性能比较195

8．4 偏振模色散补偿器196

8．4．1 偏振模色散补偿的意义196

8．4．2 偏振模色散补偿的方法198

参考文献204

第9章 光电检测器205

9．1 光电检测器概述205

9．1．1 光电检测器的作用205

9．1．2 光电检测器的基本概念205

9．1．3 光电检测器的分类207

9．2 PIN光电二极管208

9．2．1 PIN光电二极管的结构208

9．2．2 PIN光电二极管的工作原理209

9．2．3 PIN光电二极管的工作特性210

9．3 雪崩光电二极管211

9．3．1 雪崩光电二极管的结构211

9．3．2 雪崩光电二极管的工作原理212

9．3．3 雪崩光电二极管的工作特性213

9．4 其他类型的光电检测器213

9．5 光电检测器的工作特性214

9．5．1 响应度215

9．5．2 暗电流215

9．5．3 带宽216

9．5．4 响应线性度217

9．5．5 编码和调制217

9．5．6 信号质量218

参考文献219

第10章 光波长转换器221

10．1 光波长转换器概述221

10．2 典型的波长转换器221

参考文献224

第11章 波分复用器226

11．1 波分复用器概述226

11．2 波分复用器的分类226

11．3 光纤熔锥波分复用器227

11．3．1 工作原理227

11．3．2 性能指标229

11．4 反射光栅型波分复用器229

11．4．1 工作原理229

11．4．2 性能指标230

11．5 多层介质膜型波分复用器231

11．5．1 工作原理231

11．5．2 性能指标232

11．6 阵列波导光栅型波分复用器234

11．6．1 工作原理234

11．6．2 性能指标235

参考文献236

第12章 光开关238

12．1 光开关概述238

12．2 光开关的工作原理239

12．2．1 机械光开关239

12．2．2 固体波导光开关240

12．2．3 其他原理光开关242

参考文献244

第13章 光分插复用器246

13．1 光分插复用器概述246

13．2 光分插复用器的结构247

参考文献250

第14章 光交叉连接器252

14．1 光交叉连接器概述252

14．2 光交叉连接器的工作原理253

14．3 光交叉连接器的结构254

参考文献258

第15章 常用的无源光器件259

15．1 光网络概述259

15．2 光器件的基本性能参数260

15．2．1 插入损耗260

15．2．2 回波损耗260

15．2．3 偏振相关损耗260

15．2．4 消光比261

15．2．5 隔离度261

15．3 光纤连接器262

15．3．1 光纤连接器概述262

15．3．2 光纤接续的损耗263

15．3．3 光纤活动连接器264

15．4 光衰减器267

15．4．1 光衰减器的分类267

15．4．2 光衰减器的性能及应用268

15．5 光隔离器270

15．5．1 光隔离器的分类及工作原理270

15．5．2 光隔离器的性能和应用272

15．6 光环形器273

1 5．6．1 光环形器的工作原理273

15．6．2 光环形器的性能及应用274

15．7 光耦合器276

15．7．1 光耦合器的分类276

15．7．2 光耦合器的性能277

参考文献281