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第1章　介质光波导理论基础 1

1.1　电磁波谱 1

1.1.1　电磁波谱图 1

目录 1

1.1.2　不同波段电磁波的传播特性 2

1.1.3　微波和光波 2

1.2 平面介质波导的光学特性 3

1.2.1　光线在介质面的反射和折射 3

1.2.2　光线在平面波导中的传播 6

1.3　麦克斯韦方程 9

1.3.1　麦克斯韦方程组 9

1.3.3　平板介质波导中的导波 11

1.3.2　波动方程 11

1.3.4　圆形介质中的光波导 18

1.4　导波波导简介 39

1.4.1　导波模的性质 39

1.4.2　传输波导简介 41

1.5　导波模耦合理论简介 50

1.5.1　耦合波方程 50

1.5.2　方向耦合的基本概念 52

1.5.3　周期性波导与耦合波方程 56

1.6　色散与群速 59

1.6.1　电磁波的相速度、群速度、信号速度 59

1.6.2　传输系统中的材料色散、波导色散、模间色散 62

1.7.1　半导体平板波导 66

1.7　半导体波导基础 66

1.7.2　半导体折射率的改变方法 71

1.7.3　半导体波导中的耦合效应 73

1.7.4　半导体波导中的损耗 77

1.8　通信技术发展历史及应用 78

1.8.1　通信技术发展历史 78

1.8.2　通信系统简介 80

思考题与习题 82

2.1 光纤通信的发展 85

2.1.1 光纤通信的历程 85

第2章　光纤通信概论 85

2.1.2　现代光纤通信 87

2.1.3　光纤通信的发展现状 88

2.2　光纤通信的特点 92

2.2.1 光通信与电通信 92

2.2.2　光纤通信的优点 95

2.2.3　光纤通信的应用 98

2.3　光纤通信系统的基本组成 99

2.3.1　发射和接收 101

2.3.2　光纤通信主要器件介绍 102

思考题与习题 104

3.1.1 制纤 105

第3章　光纤与光缆 105

3.1 光纤的结构与类型 105

3.1.2　光纤的结构 110

3.1.3　光纤的分类 111

3.1.4　几种特殊光纤简介 112

3.2　光纤的传输特性 114

3.2.1　光纤的损耗 114

3.2.2　光纤的色散和带宽 119

3.2.3　光纤的标准与应用 124

3.3　光缆的结构与类型 126

3.3.1 光缆的结构与分类 126

3.3.2　光缆型号的标志 131

3.3.3　光缆特性 133

3.3.4　对光缆的基本要求 135

思考题与习题 136

第4章　光纤通信器件 137

4.1 光源 137

4.1.1 半导体激光器 137

4.1.2　分布反馈激光器 152

4.1.3　发光二极管 153

4.1.4　光源线性 159

4.1.5　光源可靠性 160

4.2.1　光放大器的分类 161

4.2　光纤放大器 161

4.2.2　掺铒光纤放大器的结构 162

4.2.3　掺铒光纤放大器的工作原理 163

4.2.4　掺铒光纤放大器的主要特性 164

4.2.5　掺铒光纤放大器在光纤通信中的应用 167

4.3　光检测器 168

4.3.1 光电二极管 168

4.3.2　PIN光电二极管 170

4.3.3　雪崩光电二极管（APD） 175

4.3.4　光电二极管一般性能和应用 177

4.4.1　光纤连接器和接头 178

4.4　光无源器件 178

4.4.2　光耦合器 182

4.4.3　光滤波器 185

4.4.4　波分复用／解复用器 190

4.4.5　光调制器 195

4.4.6　光隔离器、光环行器和光衰减器 197

4.4.7　光开关 200

思考题与习题 203

第5章　光纤通信系统 206

5.1 系统结构 206

5.1.1　点对点的光纤传输结构 206

5.1.2　光纤分配网 207

5.1.3　局域网络（LAN） 208

5.2　光发射机 210

5.2.1　光发射机基本组成 211

5.2.2　调制特性 215

5.2.3　调制电路和自动功率控制 221

5.2.4　温度特性和自动温度控制 226

5.3　光接收机 229

5.3.1 光接收机的基本组成 230

5.3.2　光接收机性能指标（灵敏度、动态范围） 234

5.3.3　噪声特性 239

5.3.4　误码率 242

5.4　线路编码 247

5.4.2　mBnB码 248

5.4.1 扰码 248

5.4.3　插入码 252

思考题与习题 255

第6章 模拟光纤和数字光纤通信系统 256

6.1 系统的信号与调制 256

6.1.1　模拟信号与数字信号 256

6.1.2　调制格式 258

6.2　模拟光纤通信系统 260

6.2.1 调制方式 260

6.2.2　模拟基带直接光强调制光纤传输系统 261

6.2.3　副载波复用光纤传输系统（SCM） 265

6.3 两种数字传输体制 269

6.3.1 准同步数字系列PDH 270

6.3.2　同步数字系列SDH 271

6.4　数字光纤通信系统的性能指标 279

6.4.1 误码率（BER） 279

6.4.2　抖动 281

6.4.3　可靠性 284

思考题与习题 285

第7章 光纤及光纤通信系统的测量 287

7.1 光纤特性的测量 287

7.1.1 光纤测量的注入条件 287

7.1.2　损耗的测量 289

7.1.3　色散与带宽的测量 294

7.2　光端机光接口指标的测量 302

7.2.1　平均发送光功率的测量 303

7.2.2　接收机灵敏度的测量 304

7.2.3　消光比的测量 305

7.2.4　动态范围的测量 306

7.3 光纤通信系统的测量 306

7.3.1　系统参考模型 306

7.3.2　误码特性 308

7.3.3　抖动性能指标和测试 311

思考题与习题 315

8.1.1 WDM的定义 317

8.1 光波分复用技术 317

第8章　光纤通信新技术 317

8.1.2 WDM系统原理 318

8.1.3 WDM系统的基本形式 320

8.1.4 WDM系统的构成 321

8.1.5 光波分复用元件 322

8.1.6 WDM技术的主要特点 331

8.1.7 WDM技术发展概况 332

8.2　光时分复用技术 335

8.2.1 光时分复用系统复用基本原理 335

8.2.2　光时分复用系统解复用原理 338

8.2.4　光时分复用系统的新进展 341

8.2.3　时分复用传输帧效率 341

8.3　光纤孤子通信 344

8.3.1　光孤子的形成 344

8.3.2　光孤子通信系统 347

8.4　光交换技术 350

8.4.1　空分光交换（光空分开关） 350

8.4.2　时分光交换 353

8.4.3　波分光交换 354

8.4.4　复合光交换 355

8.5　相干光通信技术 355

8.5.1　相干检测原理 356

8.5.2　调制格式 358

8.5.3　误码率和接收灵敏度 360

8.5.4　相干光系统的特点 364

8.6　波长变换技术 365

思考题与习题 366

第9章　全光通信技术 367

9.1 三代通信网络的发展过程 367

9.1.1 电网络 367

9.1.2　光电混合网 368

9.1.3　全光网络 368

9.1.4　信息时代中的全光网络 369

9.2.1　全光通信的概念 371

9.2.2　实现全光通信的关键技术 371

9.2　全光通信的概念及关键技术 371

9.3　全光网络的概念和分层结构 374

9.3.1 光传送网（OTN）与全光网络（AON） 374

9.3.2 光传送网（OTN）的分层网络 379

9.4　光路由与光交换 382

9.4.1 波长选路与路由器 382

9.4.2　光交换 384

9.5 全光网络的应用——光互联网 384

9.5.1　全光互联网 385

9.5.2　国内外典型的光网络 387

思考题与习题 388

参考文献 390