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第1章 光纤的传输理论1

1.1光纤的基本性质1

1.1.1光纤的结构、分类和光的传输1

1.1.2光纤的传输性质7

1.2介质平板波导11

1.2.1基本波导方程式12

1.2.2对称介质平板波导的传输模式14

1.2.3介质板波导中的多模群时延22

1.3阶跃折射率光纤的模式理论23

1.3.1圆柱坐标系中的波导方程式23

1.3.2阶跃折射率光纤中波动方程的解25

1.3.3近似解——LP模32

1.4渐变折射率光纤的近似分析39

1.4.1渐变折射率光纤的近似解39

1.4.2渐变折射率光纤特性的WKBJ法分析44

1.5单模光纤50

1.5.1单模光纤的基本分析50

1.5.2单模光纤的结构52

1.5.3单模光纤的频率色散53

1.5.4单模光纤的极化56

1.5.5单模光纤的发展与演变58

小结60

习题61

第2章 光源和光调制64

2.1激光原理的基础知识64

2.1.1原子能级的跃迁64

2.1.2半导体中载流子的统计分布68

2.1.3 PN结的能带71

2.2半导体激光哭 器和发光二极管74

2.2.1半导体激光器74

2.2.2 F-P腔半导体激光器的结构与分类76

2.2.3量子阱半导体激光器80

2.2.4分布反馈激光器81

2.2.5发光二极管86

2.3半导体激光器的模式性质88

2.3.1厄密-高斯模式的解89

2.3.2激光器的纵模91

2.3.3激光器的横模97

2.4半导体激光器的瞬态性质97

2.4.1瞬态过程99

2.4.2速率方程组及其解100

2.4.3自脉动现象107

2.5半导体激光器的直接调制和光发射机109

2.5.1光源的调制方式110

2.5.2光源的直接调制原理110

2.5.3激光发射机112

2.6光源的间接调制118

2.6.1电光调制119

2.6.2铌酸锂M-Z电光调制器128

2.6.3电吸收调制器131

小结132

习题133

第3章 光接收机136

3.1光电检测器137

3.1.1光电二极管137

3.1.2雪崩光电二极管142

3.2放大器及其电路的噪声148

3.2.1噪声分析的一般方法149

3.2.2放大器输入端的噪声源151

3.2.3场效应管和双极晶体管的噪声源154

3.2.4前置放大器的设计157

3.3光电检测过程的统计性质及灵敏度的精确计算160

3.3.1灵敏度计算的一般方法160

3.3.2雪崩光电检测过程的统计分布161

3.3.3接收机灵敏度的精确计算方法162

3.4灵敏度计算的高斯近似法166

3.4.1光电检测器散粒噪声的计算166

3.4.2高斯近似计算公式及其推导过程168

3.4.3接收机灵敏度与z、B、a、EXT等因素的关系175

3.4.4高斯近似计算的误差估计181

3.4.5激光器和光纤系统的噪声183

3.5光接收机的均衡网络、自动增益控制电路和再生电路190

3.5.1码间干扰问题与均衡滤波电路190

3.5.2接收机的动态范围和自动增益控制电路193

3.5.3再生电路198

小结203

习题205

第4章 光纤通信系统208

4.1数字光纤通信系统208

4.1.1数字光纤通信系统的组成208

4.1.2系统性能及其测试218

4.2光同步数字传输网224

4.2.1 SDH的帧结构225

4.2.2 SDH的复用映射结构227

4.2.3 SDH传送网的网络结构229

4.3光纤通信系统的总体设计236

4.3.1系统的总体考虑236

4.3.2设计方法239

4.3.3功率预算和色散预算240

4.4光放大器243

4.4.1光放大器的发展概况与基本类型243

4.4.2 EDFA的工作原理和基本性能245

4.4.3光纤喇曼放大器253

4.5波分复用系统259

4.5.1 WDM光纤通信系统的构成和概况259

4.5.2复用、解复用器件261

4.5.3 WDM系统的设计273

4.6相干光通信系统275

4.6.1相干检测和混频原理276

4.6.2相干光通信系统的组成278

4.6.3相位噪声对相干光通信的影响279

4.6.4 DSP技术在相于通信中的应用280

4.7光载无线通信系统281

4.7.1 RoF的应用领域281

4.7.2 RoF信号的传输技术282

4.7.3光载毫米波通信285

4.7.4光载OFDM287

小结288

习题289

第5章WDM光网络292

5.1光交换技术292

5.1.1空分光交换292

5.1.2时分光交换299

5.1.3波分光交换302

5.1.4复合光交换305

5.2光网络的发展概况和网络类型306

5.2.1分组光交换网络307

5.2.2 WDM光网络308

5.2.3光标记交换309

5.2.4光突发交换技术312

5.3全光通信网315

5.3.1光传送网的体系结构315

5.3.2光交叉连接节点结构319

5.3.3光分插复用器和WDM环形自愈网328

5.3.4格形网和路由波长优化算法334

5.3.5 WDM全光网中的同频串扰337

5.4自动交换光网络340

5.4.1 ASON网络体系结构340

5.4.2 ASON网络控制平面结构342

5.4.3 ASON中的路由问题346

5.4.4 ASON在城域网络的应用348

5.5光分组传送网354

5.5.1 MPLS-TP的网络功能架构355

5.5.2 MPLS-TP的业务适配和数据转发357

5.5.3 OTN和PTN的联合组网358

5.6无源光网络359

5.6.1 PON的发展历史360

5.6.2 TDM-PON的关键技术361

5.6.3 NG-PON363

5.7光时分复用技术366

小结369

习题370

第6章 大容量、长距离光纤传输的支撑技术371

6.1大容量、长距离光纤传输系统及其支撑技术概述371

6.1.1大容量、长距离光纤传输系统概况371

6.1.2大容量、长距离光纤传输系统的主要支撑技术372

6.2非线性光学效应及其对光纤通信的影响375

6.2.1非线性光学效应375

6.2.2受激散射及其对光纤通信的影响378

6.2.3非线性折射率调制引起的非线性光学效应381

6.2.4非线性光学效应的抑制与补偿382

6.2.5光孤子通信385

6.3色散补偿技术387

6.3.1单模光纤中的色散387

6.3.2半导体激光器的调制特性388

6.3.3色散补偿方案388

6.4扩充传输容量的新技术393

6.4.1新型调制格式393

6.4.2基于全光OFDM技术的超级信道399

6.4.3空分复用技术402

小结407

习题407

附录409

附录1贝塞尔方程及其性质409

附录2两平行介质波导中简并模的耦合414

参考文献416