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第1章 光通信概述 1

1.1 光波的电磁频谱 1

1.2 光通信发展 2

1.3 光通信系统组成 6

1.4 光通信系统的基本问题与主要性能指标 10

1.4.1 衰减 10

1.4.2 色散 11

1.4.3 最大比特率 11

1.4.4 带宽 11

1.4.5 传输距离 12

1.4.6 通信容量 12

习题 13

第2章 光通信的理论基础 14

2.1 光的波粒二象性 14

2.2 电磁场理论基础 16

2.2.1 电磁场基本方程 16

2.2.2 电磁场边界条件 17

2.2.3 波动方程和亥姆霍兹方程 19

2.2.4 均匀平面电磁波 20

2.2.5 平面电磁波的偏振状态 21

2.2.6 平面波的反射和折射 21

2.3 光学理论基础 23

2.3.1 几何光学的基本定律 23

2.3.2 光源与光谱 24

2.3.3 光的干涉与衍射 25

2.3.4 光与介质的相互作用 27

2.3.5 非线性光学效应 30

2.3.6 光在介质中传播 31

习题 31

第3章 光纤 33

3.1 光纤概述 33

3.1.1 光纤结构 33

3.1.2 光纤材料 33

3.1.3 光纤制造 33

3.1.4 光纤分类 34

3.1.5 光缆 36

3.2 光纤传输理论 39

3.2.1 阶跃型光纤的光线理论分析 39

3.2.2 阶跃型光纤的标量近似分析 43

3.2.3 渐变型光纤的光线理论分析 46

3.3 光纤的传输特性 48

3.3.1 光纤损耗 48

3.3.2 光纤色散 51

3.3.3 光纤可用频谱 54

3.4 常用单模光纤 54

3.4.1 常规单模光纤 54

3.4.2 色散位移光纤（DSF） 55

3.4.3 非零色散光纤（NZDF） 55

3.4.4 色散平坦光纤（DFF） 56

3.4.5 色散补偿光纤（DCF） 56

3.5 光纤的非线性效应 56

3.5.1 自相位调制与交叉相位调制 57

3.5.2 四波混频 57

3.5.3 受激布里渊散射 58

3.5.4 受激拉曼散射 58

习题 59

第4章 光通信器件 61

4.1 半导体激光器 61

4.1.1 半导体激光器原理 61

4.1.2 激光器的基本组成 64

4.1.3 半导体激光器的机理 65

4.1.4 制作激光器的材料 67

4.1.5 F-P腔激光器 68

4.1.6 量子阱半导体激光器 69

4.1.7 分布反馈激光器 70

4.1.8 半导体激光器的工作特性 71

4.1.9 光纤通信使用的激光器 74

4.1.10 固体蓝光激光器 74

4.2 半导体发光二极管（LED） 76

4.2.1 LED工作原理 76

4.2.2 LED工作特性 76

4.3 光放大器 76

4.3.1 概述 76

4.3.2 光放大器分类 78

4.3.3 掺饵光纤放大器（EDFA） 78

4.3.4 拉曼光纤放大器（SRA） 82

4.3.5 半导体光放大器 84

4.3.6 其他光放大器 86

4.4 光检测器 87

4.4.1 半导体的光电效应 87

4.4.2 PIN光电二极管 88

4.4.3 雪崩光电二极管 89

4.4.4 光检测器性能参数 90

4.4.5 光检测器噪声 91

4.5 其他光通信器件 92

4.5.1 连接器 92

4.5.2 光纤耦合器 94

4.5 3 光滤波器 95

4.5.4 光衰减器 97

4.5.5 光开关 98

4.5.6 光隔离器与光环形器 99

4.5.7 波分复用器/解复用器 100

4.5.8 调制器 102

习题 105

第5章 光纤通信系统 106

5.1 数字光纤通信系统 106

5.1.1 数字光纤通信系统的基本组成 106

5.1.2 数字光发送机 107

5.1.3 数字光接收机 111

5.1.4 强度调制-直接检波光纤数字通信系统 114

5.1.5 SDH光纤通信系统 119

5.1.6 数字光纤通信系统设计 127

5.1.7 数字光纤通信系统的可靠性 133

5.2 模拟光纤通信系统 36

5.2.1 模拟光纤通信系统组成 136

5.2.2 模拟信号的强度调制 137

5.2.3 模拟基带直接光强调制光纤传输系统 139

5.2.4 多信道模拟光纤传输系统 142

5.3 波分复用（WDM）光纤传输系统 143

5.3.1 WDM概述 143

5.3.2 WDM系统的基本形式 145

5.3.3 WDM系统组成 146

5.3.4 WDM系统规范 147

5.4 光孤子通信系统 150

5.4.1 光孤子通信原理 150

5.4.2 光孤子通信系统组成 152

5.4.3 光孤子通信的关键技术 153

5.5 相干光通信系统 154

5.5.1 相干光通信原理 154

5.5.2 相干光通信系统组成 155

5.5.3 相干光通信的优点 156

5.5.4 相干光通信的关键技术 156

习题 157

第6章 光网络 158

6.1 光网络概述 158

6.1.1 通信网络的发展 158

6.1.2 通信网络分层模型 159

6.1.3 光传送网与全光网络 159

6.1.4 光传送网的分层结构 160

6.2 SDH传送网 161

6.2.1 SDH传送网分层模型 161

6.2.2 SDH传送网物理拓扑结构 163

6.2.3 SDH传送网的保护技术 164

6.2.4 SDH组网 172

6.2.5 SDH网络管理 173

6.3 WDM光传送网 178

6.3.1 WDM与光传送网 178

6.3.2 WDM传送网的优点 178

6.3.3 光分插复用器（OADM） 179

6.3.4 光交叉连接（OXC） 183

6.3.5 光交换技术 186

6.3.6 波长转换技术 189

6.3.7 WDM网络管理 192

6.4 光接入网 194

6.4.1 光接入网的基本概念 194

6.4.2 光接入网的分类 196

6.4.3 光接入网的拓扑结构 197

6.4.4 光纤以太网 198

6.4.5 无源光网络（PON) 205

6.4.6 混合光纤同轴网（HFC） 209

6.5 光因特网（IP over WDM） 213

6.5.1 什么是光因特网 213

6.5.2 IP over X 214

习题 216

第7章 无线激光通信 217

7.1 大气激光通信 217

7.1.1 大气激光通信概述 217

7.1.2 激光在大气信道中的传播特性 221

7.1.3 大气激光通信的关键技术 226

7.1.4 大气激光通信系统 232

7.2 水下激光通信 234

7.2.1 水下激光通信的应用 234

7.2.2 海水信道 235

7.2.3 海水信道的损耗特性 238

7.2.4 固体蓝光激光器 239

7.2.5 对潜蓝绿激光通信系统 241

7.3 卫星激光通信 242

7.3.1 卫星通信概述 242

7.3.2 卫星激光通信系统简介 243

7.3.3 自由空间的光传播 244

7.3.4 星间激光通信中的光学天线 246

7.3.5 星间激光通信中的PAT系统 248

7.3.6 星间激光通信系统 250

习题 251

参考文献 252