光纖通信技術(shù)

內(nèi)容概要

　　本書是在作者編著的《光纖通信》（第3版）和《寬帶光接入技術(shù)》的基礎(chǔ)上，根據(jù)讀者的需要和光纖通信技術(shù)的最新研究進(jìn)展，刪繁就簡、歸納合并，重新編寫而成。
　　全書共分10章，第1章講解了光纖通信的發(fā)展史和基礎(chǔ)知識(shí)，包括光的傳播特性和平板介質(zhì)波導(dǎo)；第2～6章介紹了光纖光纜、光無源/有源器件、光接收/發(fā)射和放大；第7、8章闡述了調(diào)制/編碼、復(fù)用/解復(fù)用，光纖傳輸系統(tǒng)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第9章介紹了無源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)；第10章簡述了常用的光纖通信測(cè)量儀器，以及光纖特性、通信器件和系統(tǒng)指標(biāo)的測(cè)試技術(shù)。
　　本書作為有志于從事光纖通信器件制造和系統(tǒng)研發(fā)工作的讀者的入門讀物和普及教材，不僅在行文表述中力求做到概念清晰、文字通俗，而且還針對(duì)電子教學(xué)和培訓(xùn)的需要，為讀者提供兩項(xiàng)服務(wù)：一是免費(fèi)提供全套電子教學(xué)課件（Power
Point文件），覆蓋各章主要文字內(nèi)容和全部插圖；二是為每章設(shè)計(jì)了相應(yīng)的復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題，并對(duì)填寫了“教師情況調(diào)查表”的注冊(cè)教師用戶免費(fèi)提供全部復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題的詳細(xì)題解。
　　本書既可作為各類大專院校相關(guān)專業(yè)的教材，也可供相關(guān)企事業(yè)單位員工進(jìn)階培訓(xùn)使用，還對(duì)從事光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的研究教學(xué)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)的有關(guān)人員有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

前言
第1章光纖通信概述
1.1光纖通信技術(shù)發(fā)展
1.1.1光通信發(fā)展史
1.1.2光纖通信的優(yōu)點(diǎn)
1.1.3光纖通信系統(tǒng)的組成
1.2光波基礎(chǔ)
1.2.1光的本質(zhì)——波動(dòng)性和粒子性
1.2.2均勻介質(zhì)中的光波——光是電磁波
1.3光的傳播特性
1.3.1光的反射、折射和全反射——光纖波導(dǎo)傳輸光的基礎(chǔ)
1.3.2光的干涉和衍射——激光器和濾波器
1.3.3光的偏振
1.3.4光的雙折射
1.4平板介質(zhì)波導(dǎo)
1.4.1光波在波導(dǎo)中傳輸?shù)臈l件——全反射和相長干涉
1.4.2單模和多模波導(dǎo)——V參數(shù)
1.4.3TE模、TM模和HE模
1.5復(fù)習(xí)思考題
1.6習(xí)題
第2章光纖和光纜
2.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型
2.1.1多模光纖
2.1.2單模光纖
2.1.3光纖制造工藝
2.2光纖傳輸原理
2.2.1光線理論分析傳輸條件——全反射和相干
2.2.2光線理論/導(dǎo)波理論分析光纖模式
2.2.3單模光纖的基本特性
2.3光纖傳輸特性
2.3.1衰減
2.3.2色散
2.3.3光纖比特率
2.3.4光纖帶寬
2.3.5非線性光學(xué)效應(yīng)
2.4單模光纖的進(jìn)展和應(yīng)用
2.4.1G. 652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖
2.4.2G. 653色散移位光纖
2.4.3G. 654衰減最小光纖
2.4.4G. 655非零色散光纖
2.4.5G. 656寬帶全波光纖
2.4.6G.657接入網(wǎng)用光纖
2.4.7色散補(bǔ)償光纖
2.5光纖的選擇
2.6光纜
2.6.1對(duì)光纜的基本要求
2.6.2光纜的結(jié)構(gòu)和類型
復(fù)習(xí)思考題
習(xí)題
第3章光纖通信無源器件
3.1連接器
3.1.1活動(dòng)連接器結(jié)構(gòu)和特性
3.1.2連接損耗
3.1.3接頭
3.2耦合器
3.2.1方向耦合器
3.2.2熔拉雙錐星形耦合器
3.2.3陣列波導(dǎo)光柵星形耦合器
3.2.4單纖雙向光耦合器
3.3可調(diào)諧光濾波器
3.3.1法布里-珀羅濾波器
3.3.2馬赫-曾德爾濾波器
3.3.3布拉格光柵濾波器
3.3.4陣列波導(dǎo)光柵濾波器
3.4波分復(fù)用/解復(fù)用器
3.4.1棱鏡復(fù)用/解復(fù)用器
3.4.2衍射光柵解復(fù)用器
3.4.3陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用/解復(fù)用器
3.4.4馬赫-曾德爾干涉濾波復(fù)用/解復(fù)用器
3.4.5介質(zhì)薄膜干涉濾波解復(fù)用器
3.5調(diào)制器
3.5.1電光調(diào)制器
3.5.2電吸收波導(dǎo)調(diào)制器
3.6光開關(guān)
3.6.1微機(jī)電系統(tǒng)光開關(guān)
3.6.2電光開關(guān)
3.6.3熱光開關(guān)
3.7光隔離器
3.7.1法拉第磁光效應(yīng)
3.7.2磁光塊狀光隔離器
3.7.3磁光波導(dǎo)光隔離器
3.8光環(huán)行器
3.9光分插復(fù)用器
3.9.1一般概念
3.9.2陣列波導(dǎo)光柵光分插復(fù)用器
3.9.3可重構(gòu)光分插復(fù)用器
3.9.4波長選擇交換可重構(gòu)光分插復(fù)用器
3.10波長轉(zhuǎn)換器
3.11雙折射器件
3.11.1相位延遲片和相位補(bǔ)償器
3.11.2起偏器、檢偏器和馬呂斯定律
3.11.3尼科爾棱鏡——一種起偏器
3.11.4渥拉斯頓棱鏡——一種偏振分束器
3.11.5偏振控制器
3.12復(fù)習(xí)思考題
3.13習(xí)題
第4章光源和光發(fā)射機(jī)
4.1概述
4.2發(fā)光機(jī)理
4.2.1發(fā)光機(jī)理概述
4.2.2激光器起振的閾值條件
4.2.3激光器起振的相位條件
4.3半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)
4.3.1異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器
4.3.2量子限制激光器
4.3.3分布反饋激光器
4.4波長可調(diào)半導(dǎo)體激光器
4.4.1耦合腔波長可調(diào)半導(dǎo)體激光器
4.4.2衍射光柵波長可調(diào)激光器
4.4.3陣列波導(dǎo)光柵波長可調(diào)激光器
4.5垂直腔表面發(fā)射激光器
4.6半導(dǎo)體激光器的特性
4.6.1半導(dǎo)體激光器的基本特性
4.6.2模式特性
4.6.3調(diào)制響應(yīng)
4.6.4半導(dǎo)體激光器噪聲
4.7高速光發(fā)射機(jī)
4.8復(fù)習(xí)思考題
4.9習(xí)題
第5章光探測(cè)和光接收機(jī)
5.1光探測(cè)原理
5.1.1響應(yīng)度和量子效率
5.1.2響應(yīng)帶寬
5.2光探測(cè)器
5.2.1PIN光敏二極管
5.2.2雪崩光敏二極管
5.2.3金屬-半導(dǎo)體-金屬光探測(cè)器
5.2.4單行載流子光探測(cè)器
5.2.5波導(dǎo)光探測(cè)器
5.2.6行波光探測(cè)器
5.3數(shù)字光接收機(jī)的構(gòu)成
5.3.1光電轉(zhuǎn)換和前置放大器
5.3.2線性放大器
5.3.3數(shù)據(jù)恢復(fù)
5.4接收機(jī)信噪比
5.4.1噪聲機(jī)理
5.4.2PIN 光接收機(jī)的信噪比
5.4.3APD接收機(jī)的信噪比
5.4.4光信噪比和信噪比的關(guān)系
5.5接收機(jī)誤碼率和靈敏度
5.5.1比特誤碼率
5.5.2最小平均接收光功率
5.5.3靈敏度下降機(jī)理
5.6光接收機(jī)
5.6.1光接收機(jī)性能
5.6.2電子載流子光接收機(jī)
5.6.3陣列波導(dǎo)光柵多信道光接收機(jī)
5.6.4107Gbit/sWG-PIN行波放大光接收機(jī)
5.7復(fù)習(xí)思考題
5.8習(xí)題
第6章光放大器
6.1光放大器基礎(chǔ)
6.1.1增益頻譜和帶寬
6.1.2增益飽和
6.1.3光放大器噪聲
6.1.4光放大器應(yīng)用
6.2半導(dǎo)體光放大器
6.2.1半導(dǎo)體光放大器設(shè)計(jì)
6.2.2半導(dǎo)體光放大器特性
6.2.3半導(dǎo)體光放大器的應(yīng)用
6.3摻鉺光纖放大器
6.3.1摻鉺光纖結(jié)構(gòu)和摻鉺光纖放大器的構(gòu)成
6.3.2摻餌光纖放大器的工作原理及其特性
6.3.3摻鉺光纖放大器的優(yōu)點(diǎn)
6.3.4摻餌光纖放大器的應(yīng)用
6.3.5摻餌光纖放大器在系統(tǒng)中的級(jí)聯(lián)
6.4光纖拉曼放大器
6.4.1分布式光纖拉曼放大器的工作原理
6.4.2拉曼增益和帶寬
6.4.3多波長泵浦增益帶寬
6.4.4光纖拉曼放大技術(shù)的應(yīng)用
6.5復(fù)習(xí)思考題
6.6習(xí)題
第7章光纖傳輸系統(tǒng)
7.1光纖通信系統(tǒng)基礎(chǔ)
7.1.1脈沖編碼——將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)
7.1.2信道編碼——減少誤碼方便時(shí)鐘提取
7.1.3信道復(fù)用——提高信道容量，充分利用光纖帶寬
7.1.4光調(diào)制——讓光攜帶聲音和數(shù)字信號(hào)
7.2電復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.2.1頻分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.2.2微波副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.2.3光纖/電纜混合網(wǎng)——典型的FDM光纖通信系統(tǒng)
7.2.4SDH光纖傳輸系統(tǒng)——典型的TDM光纖通信系統(tǒng)
7.3光復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.3.1波分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.3.2光時(shí)分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.3.3光碼分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)
7.4相干光波通信系統(tǒng)
7.4.1相干檢測(cè)原理
7.4.2相干解調(diào)方式
7.4.3相干系統(tǒng)光調(diào)制
7.4.4相干系統(tǒng)接收
7.4.5相干實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
7.5光孤子通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
7.5.1基本概念
7.5.2光孤子通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
7.6高速光纖傳輸系統(tǒng)
7.6.1先進(jìn)光調(diào)制制式
7.6.2超強(qiáng)FEC糾錯(cuò)
7.6.3高速光纖傳輸系統(tǒng)
7.7光纖傳輸系統(tǒng)色散補(bǔ)償和管理
7.7.1負(fù)色散光纖補(bǔ)償
7.7.2光濾波器補(bǔ)償
7.7.3啁啾光纖色散補(bǔ)償
7.7.4電子色散補(bǔ)償
7.7.5波分復(fù)用系統(tǒng)色散補(bǔ)償
7.7.6色散管理
7.8復(fù)習(xí)思考題
7.9習(xí)題
第8章光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則
8.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
8.1.2光纖損耗限制系統(tǒng)
8.1.3光纖色散限制系統(tǒng)
8.2功率預(yù)算
8.2.1陸地系統(tǒng)功率預(yù)算
8.2.2海底光纜系統(tǒng)功率預(yù)算
8.2.3功率代價(jià)因素
8.3帶寬設(shè)計(jì)
8.4單信道光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.4.1模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.4.2數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.5DWDM系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)
8.5.1中心頻率、信道間隔和帶寬
8.5.2光收發(fā)模塊和復(fù)用/解復(fù)用器規(guī)范
8.5.3光放大器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.5.4光功率預(yù)算及其代價(jià)
8.5.5網(wǎng)絡(luò)管理
8.5.6網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、生存和互連
8.6復(fù)習(xí)思考題
8.7習(xí)題
第9章無源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)
9.1接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的作用及發(fā)展趨勢(shì)
9.1.1接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的作用
9.1.2光接入網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)
9.1.3三網(wǎng)融合——接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)
9.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
9.2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
9.2.2光線路終端
9.2.3光網(wǎng)絡(luò)單元
9.2.4光分配網(wǎng)絡(luò)
9.3無源光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
9.3.1分光比
9.3.2結(jié)構(gòu)和要求
9.3.3下行復(fù)用技術(shù)
9.3.4上行接入技術(shù)
9.3.5安全性和私密性
9.4PON接入系統(tǒng)
9.4.1EPON系統(tǒng)
9.4.2GPON系統(tǒng)
9.4.3WDM?PON系統(tǒng)
9.4.4WDM/TDM混合無源光網(wǎng)絡(luò)
9.4.5WDM?PON與PS?PON的技術(shù)比較
9.5復(fù)習(xí)思考題
9.6習(xí)題
第10章光纖通信儀器及指標(biāo)測(cè)試
10.1光纖通信測(cè)量儀器
10.1.1光功率計(jì)
10.1.2光纖熔接機(jī)
10.1.3光時(shí)域反射儀
10.1.4誤碼測(cè)試儀
10.1.5PCM綜合測(cè)試儀
10.1.6SDH測(cè)試儀
10.1.7光譜分析儀
10.1.8多波長光源
10.1.9光衰減器
10.1.10綜合測(cè)試儀
10.2光纖傳輸特性測(cè)量
10.2.1損耗測(cè)量
10.2.2帶寬測(cè)量
10.2.3色散測(cè)量
10.2.4偏振模色散測(cè)量
10.3光器件參數(shù)測(cè)量
10.3.1光源參數(shù)測(cè)量
10.3.2探測(cè)器參數(shù)測(cè)量
10.3.3無源光器件參數(shù)測(cè)量
10.4光纖通信系統(tǒng)的指標(biāo)測(cè)試
10.4.1平均發(fā)射光功率和消光比測(cè)試
10.4.2光接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試
10.4.3光纖通信系統(tǒng)誤碼性能測(cè)試
10.5復(fù)習(xí)思考題
附錄
附錄A電磁波頻率與波長的換算
附錄BdBm與mW、μW的換算
附錄CdB值和功率比
附錄D百分損耗與分貝損耗的換算
附錄EPDH與SDH速率等級(jí)
附錄FWDM信道Δλ和Δv的關(guān)系
附錄G物理常數(shù)
附錄H系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)
附錄I名詞術(shù)語索引
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　4?？闺姶鸥蓴_性能好光纖是由電絕緣的石英材料制成的，光纖通信線路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞，所以無金屬加強(qiáng)筋光纜非常適合于存在強(qiáng)電磁場干擾的高壓電力線路周圍，以及油田、煤礦和化工，等易燃易爆的環(huán)境中使用。5.泄漏小、保密性好　　在現(xiàn)代社會(huì)中，不但國家的政治、軍事和經(jīng)濟(jì)情報(bào)需要保密，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)情報(bào)也已成為競爭對(duì)手的竊取目標(biāo)。因此，通信系統(tǒng)的保密性能往往是用戶必須考慮的一個(gè)問題?，F(xiàn)代偵聽技術(shù)已能做到在離同軸電纜幾千米以外的地方竊聽電纜中傳輸?shù)男盘?hào)，可是對(duì)光纜卻困難得多。因此，要求保密性高的網(wǎng)絡(luò)不能使用電纜?！　≡诠饫w中傳輸?shù)墓庑孤┦欠浅Ｎ⑷醯?，即使在彎曲地段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖是不能分接的，因此信息在光纖中的傳輸非常安全，這對(duì)軍事、政治和經(jīng)濟(jì)都具有重要的意義?！　?.節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用　　制造同軸電纜和波導(dǎo)管的金屬材料在地球上的儲(chǔ)量是有限的，而制造光纖的石英在地球上的儲(chǔ)量是無限的?！　】傊?，由于通信用光纖都是用石英玻璃和塑料制成的，是極好的電絕緣體，而且光信號(hào)在光纜中傳輸時(shí)不易產(chǎn)生泄漏，所以不存在電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密性差等問題，再加上傳輸特性好的優(yōu)點(diǎn)，使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)，因此不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入網(wǎng)上，光纖通信都取得了飛速的發(fā)展。1.1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成　　圖1.1.6 給出了光纖通信系統(tǒng)的組成，用光纖傳輸信息的過程大致是這樣的，在發(fā)送端，把用戶要傳送的信號(hào)（如聲音）變?yōu)殡娦盘?hào)，然后使光源的發(fā)光強(qiáng)度隨電信號(hào)變化，這個(gè)過程稱為調(diào)制，它把電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后用光纖把光信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方；在接收端，用光探測(cè)器接收光信號(hào)，并把光信號(hào)還原為攜帶用戶信息（如聲音）的電信號(hào)，這個(gè)過程稱為解調(diào)，最后再將電信號(hào)變成用戶能理解的信息（如聲音）。 　　……

編輯推薦

　　《光纖通信技術(shù)》便于自學(xué)內(nèi)容全而新，由淺入深，通俗易懂，是一本理想的入門讀物，便于應(yīng)用匯集了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程計(jì)算所需要的數(shù)據(jù)、圖表和公式，方便設(shè)計(jì)時(shí)查閱，便于教學(xué)配有立體化教學(xué)資源，是一本很好的普及教材。

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