光纤通信技术 第2版电子书

前折页

书名页

版权

前言

第1章 光纤通信基础

1.1 光纤通信技术发展

1.1.1 光通信发展史

1.1.2 高速光纤通信系统进展

1.1.3 ITU-T光传输网（OTN）的最新进展

1.2 光波基础

1.2.1 光的本质——波动性和粒子性

1.2.2 均匀介质中的光波——光是电磁波

1.3 光的传播特性

1.3.1 光的反射、折射和全反射——光纤波导传输光的基础

1.3.2 光的干涉和衍射——激光器和滤波器基础

1.3.3 光的偏振——偏振复用基础

1.3.4 光的双折射——LiNbO3调制器、延迟片及偏振分束器基础

1.3.5 TE模、TM模和HE模

复习思考题

习题

第2章 光纤和光缆

2.1 光纤结构和类型

2.1.1 多模光纤

2.1.2 单模光纤

2.1.3 超低损耗光纤

2.1.4 光纤制造工艺

2.2 光纤传输原理

2.2.1 光线理论分析传输条件——全反射和相干

2.2.2 光线理论分析光纤传输模式

2.2.3 导波理论分析光纤传输模式

2.2.4 单模光纤的基本特性

2.3 光纤传输特性

2.3.1 衰减

2.3.2 色散

2.3.3 光纤比特率

2.3.4 光纤带宽

2.3.5 非线性光学效应

2.4 单模光纤的进展和应用

2.4.1 改变光纤结构、设计不同光纤

2.4.2 G.652标准单模（SSM）光纤

2.4.3 G.653色散位移光纤（DSM）光纤

2.4.4 G.654截止波长位移单模光纤

2.4.5 G.655非零色散位移光纤（NZ-DSF）

2.4.6 G.656宽带非零色散位移光纤（WNZ-DSF）

2.4.7 G.657接入网用光纤

2.4.8 正负色散光纤和色散补偿光纤（DCF）

2.5 光纤的选择

2.5.1 一般光纤选择

2.5.2 超低损耗光纤选择

2.6 光缆

2.6.1 对光缆的基本要求

2.6.2 光缆结构和类型

2.6.3 海底光缆分类及性能

复习思考题

习题

第3章 光纤通信无源器件

3.1 光连接器

3.1.1 活动连接器结构和特性

3.1.2 连接损耗

3.1.3 光接头

3.2 光耦合器

3.2.1 光方向耦合器

3.2.2 熔拉双锥星形耦合器

3.2.3 单纤双向光耦合器

3.3 可调谐光滤波器

3.3.1 法布里-珀罗（F-P）滤波器

3.3.2 马赫-曾德尔（M-Z）滤波器

3.3.3 布拉格（Bragg）光栅滤波器

3.4 波分复用/解复用器

3.4.1 衍射光栅解复用器

3.4.2 马赫-曾德尔（M-Z）干涉滤波复用/解复用器

3.4.3 介质薄膜干涉滤波解复用器

3.5 光调制器

3.5.1 电光效应和电光调制器（M-ZM）

3.5.2 QPSK光调制器及其在偏振复用相干检测系统中的应用

3.5.3 电吸收波导调制器（EAM）

3.6 光开关

3.6.1 机械式光开关

3.6.2 电光开关

3.6.3 热电效应及热光开关

3.7 光隔离器和光环形器

3.7.1 法拉第磁光效应

3.7.2 磁光块状光隔离器

3.7.3 磁光波导光隔离器

3.7.4 光环行器

3.8 阵列波导光栅（AWG）工作原理及器件

3.8.1 AWG星形耦合器

3.8.2 AWG工作原理

3.8.3 AWG光复用/解复用器

3.8.4 AWG光分插复用器

3.9 光双折射器件

3.9.1 相位延迟片和相位补偿器

3.9.2 起偏器和检偏器

3.9.3 偏振控制器

复习思考题

习题

第4章 光发射及光调制

4.1 概述

4.2 发光机理

4.2.1 发光机理概述

4.2.2 激光器起振的阈值条件

4.2.3 激光器起振的相位条件

4.3 半导体激光器结构

4.3.1 异质结半导体激光器

4.3.2 量子限制激光器

4.3.3 分布反馈激光器

4.4 波长可调半导体激光器

4.4.1 耦合腔波长可调半导体激光器

4.4.2 衍射光栅波长可调激光器

4.5 其他激光器

4.5.1 垂直腔表面发射激光器

4.5.2 光纤激光器

4.6 半导体激光器的特性

4.6.1 半导体激光器的基本特性

4.6.2 模式特性

4.6.3 调制响应

4.6.4 半导体激光器噪声

4.7 先进的光调制技术

4.7.1 光调制技术原理

4.7.2 光调制技术分类

4.7.3 偏振复用差分正交相移键控（PM-DQPSK）

4.7.4 数/模（D/A）转换正交幅度调制（QAM）

4.7.5 香农限制和调制技术比较

复习思考题

习题

第5章 光探测及光接收

5.1 光探测原理

5.1.1 响应度和量子效率

5.1.2 响应带宽

5.2 光探测器

5.2.1 PIN光电二极管

5.2.2 雪崩光电二极管

5.2.3 MSM光探测器

5.2.4 单行载流子光探测器（UTC-PD）

5.2.5 波导光探测器（WG-PD）

5.2.6 行波光探测器（TW-PD）

5.3 数字光接收机

5.3.1 光/电转换和前置放大器

5.3.2 线性放大

5.3.3 数据恢复

5.4 接收机信噪比（SNR）

5.4.1 噪声机理

5.4.2 PIN光接收机的信噪比

5.4.3 APD接收机的信噪比

5.4.4 光信噪比（OSNR）和信噪比的关系

5.5 接收机误码率、Q参数和信噪比

5.5.1 比特误码率和Q参数

5.5.2 比特误码率和Q参数、信噪比的关系

5.5.3 收发机功率代价

5.6 光接收机

5.6.1 光接收机性能

5.6.2 电子载流子（UTC）光接收机

5.6.3 阵列波导光栅（AWG）多信道光接收机

5.6.4 107Gbit/s WG-PIN行波放大光接收机

复习思考题

习题

第6章 光放大器

6.1 光放大器基础

6.1.1 增益频谱和带宽

6.1.2 增益饱和

6.1.3 光放大器噪声

6.1.4 光放大器应用

6.2 半导体光放大器

6.2.1 半导体光放大器设计

6.2.2 半导体光放大器特性

6.2.3 半导体光放大器的应用

6.3 掺铒光纤放大器

6.3.1 掺铒光纤结构和EDFA的构成

6.3.2 EDFA工作原理及其特性

6.3.3 掺铒光纤放大器的优点

6.3.4 EDFA的应用

6.3.5 L波段EDFA及C+L波段应用

6.3.6 放大器级联

6.4 光纤拉曼放大器

6.4.1 光纤拉曼放大器的工作原理

6.4.2 光纤拉曼增益和带宽

6.4.3 多波长泵浦增益带宽

6.4.4 光纤拉曼放大器等效开关增益和有效噪声指数

6.4.5 光纤拉曼放大技术的应用

6.4.6 混合使用拉曼放大和C+L波段EDFA

复习思考题

习题

第7章 光纤通信系统

7.1 光纤通信系统基础

7.1.1 脉冲编码——将模拟信号变为数字信号

7.1.2 信道编码——减少误码方便时钟提取

7.1.3 信道复用——扩大信道容量，充分利用光纤带宽

7.1.4 光调制——让光携带声音和数字信号

7.2 频分复用/时分复用光纤通信系统

7.2.1 频分复用（FDM）光纤传输系统

7.2.2 微波副载波复用（SCM）光纤传输系统

7.2.3 光纤/电缆混合（HFC）网——典型的FDM光纤传输系统

7.2.4 正交频分复用（OFDM）光纤传输系统——4G、5G移动通信基础

7.2.5 SDH光纤通信系统——典型的TDM光纤通信系统

7.3 光复用光纤通信系统

7.3.1 波分复用（WDM）光纤传输系统

7.3.2 偏振复用（PM）光纤传输系统

7.4 相干光纤通信系统

7.4.1 相干检测原理

7.4.2 相干解调方式

7.4.3 相干系统接收

复习思考题

习题

第8章 高速光纤通信

8.1 前向纠错

8.1.1 前向纠错技术概述

8.1.2 ITU-T前向纠错标准和实现方法

8.2 数字信号处理（DSP）

8.2.1 DSP在高比特率光纤通信系统中的作用

8.2.2 数字信号处理技术的实现

8.2.3 100Gbit/s系统数字信号处理器

8.3 增益均衡

8.3.1 增益均衡的必要性和方法

8.3.2 无源均衡器

8.3.3 有源斜率均衡器

8.4 奈奎斯特脉冲整形及其系统

8.4.1 奈奎斯特脉冲整形概念

8.4.2 奈奎斯特发送机/接收机及其系统

8.5 100G超长距离DWDM系统

8.5.1 100G超长距离DWDM系统关键技术

8.5.2 100G超长距离DWDM系统光收发模块

8.6 400G光纤通信系统

8.6.1 400G光纤通信系统技术概述

8.6.2 单载波400G传输系统技术

8.6.3 双载波400G传输系统技术

8.7 系统色散补偿和管理

8.7.1 负色散光纤补偿

8.7.2 光滤波器补偿

8.7.3 啁啾光纤色散补偿

8.7.4 电子色散补偿——DSP基础

8.7.5 光子晶体光纤（PCF）补偿

8.7.6 光纤色散管理技术

8.8 射频信号光纤传输（RoF）

8.8.1 微波信号的光学产生

8.8.2 光纤传输宽带无线接入网

8.9 海底光缆通信系统

8.9.1 海底光缆通信系统在世界通信网络中的地位和作用

8.9.2 海底光缆通信系统的组成和分类

8.9.3 海底光缆通信系统的发展历程

8.9.4 连接中国的海底光缆通信系统发展简况

复习思考题

第9章 光纤通信系统设计

9.1 系统设计概述

9.1.1 系统设计总体考虑

9.1.2 系统结构

9.1.3 光纤损耗限制系统

9.1.4 光纤色散限制系统

9.2 光纤通信系统OSNR和Q参数

9.2.1 Q参数与BER的关系

9.2.2 光信噪比（OSNR）

9.2.3 Q参数与OSNR的关系

9.3 Q参数和OSNR预算

9.3.1 系统运行期间Q参数结构图

9.3.2 数字线路段Q参数预算

9.3.3 光中继系统OSNR预算

9.4 光纤通信系统光功率预算

9.4.1 低速小容量系统光功率预算

9.4.2 WDM系统光功率预算

9.4.3 无中继放大系统功率预算

9.4.4 功率代价因素

9.5 光纤通信系统技术设计

9.5.1 光中继系统技术设计考虑

9.5.2 光中继间距设计

9.5.3 无中继系统技术设计考虑

9.6 DWDM系统设计

9.6.1 中心频率、信道间隔和带宽

9.6.2 光放大器系统设计

9.6.3 网络管理

9.6.4 网络保护、生存和互联

复习思考题

习题

第10章 无源光网络接入技术

10.1 接入网在网络建设中的作用及发展趋势

10.1.1 接入网在网络建设中的作用

10.1.2 光接入网技术演进

10.1.3 三网融合——接入网的发展趋势

10.2 网络构成

10.2.1 网络结构

10.2.2 光线路终端（OLT）

10.2.3 光网络单元（ONU）

10.2.4 光分配网络（ODN）

10.3 无源光网络（PON）基础

10.3.1 分光比

10.3.2 结构和要求

10.3.3 下行复用技术

10.3.4 上行接入技术

10.3.5 安全性和私密性

10.4 PON接入系统

10.4.1 EPON系统

10.4.2 GPON系统

10.4.3 WDM-PON系统

10.4.4 WDM/TDM混合无源光网络

复习思考题

习题

第11章 光纤通信仪器及测试

11.1 光纤通信测量仪器

11.1.1 光功率计

11.1.2 光纤熔接机

11.1.3 光时域反射仪

11.1.4 相干光时域反射仪（C-OTDR）

11.1.5 误码测试仪

11.1.6 PCM综合测试仪

11.1.7 SDH测试仪

11.1.8 光谱分析仪

11.1.9 多波长光源

11.1.10 光衰减器

11.1.11 综合测试仪

11.2 光纤传输特性测量

11.2.1 损耗测量

11.2.2 带宽测量

11.2.3 色散测量

11.2.4 偏振模色散测量

11.3 光器件参数测量

11.3.1 光源参数测量

11.3.2 探测器参数测量

11.3.3 无源光器件参数测量

11.4 光纤通信系统指标测试

11.4.1 平均发射光功率和消光比测试

11.4.2 光接收机灵敏度和动态范围测试

11.4.3 光纤通信系统误码性能测试

11.4.4 系统Q参数测量

复习思考题

附录

附录A 电磁波频率与波长的换算

附录B dBm与mW、μW的换算

附录C dB值和功率比

附录D 百分损耗（%）与分贝（dB）损耗换算表

附录E PDH与SDH速率等级

附录F WDM信道Δλ和Δν的关系

附录G 物理常数

附录H 系统设计参数

附录I 名词术语索引

附录J 二维码对应内容

参考文献

后折页