光纖通信

內(nèi)容概要

　　《光纖通信》系統(tǒng)地講述光纖通信的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)，主要內(nèi)容包括：光纖的傳輸理論和傳輸性質(zhì)；半導(dǎo)體激光器的工作原理、性質(zhì)，光源的調(diào)制和光發(fā)射機(jī)；光電檢測(cè)器的工作原理、性質(zhì)，接收機(jī)的組成，噪聲的分析和靈敏度的計(jì)算方法；光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成、性能參數(shù)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；各種無源光器件（尤其是波分復(fù)用器件）的基本原理、性質(zhì)及其在光通信中的應(yīng)用；光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演變，光傳送網(wǎng)（OTN）、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）、突發(fā)交換光網(wǎng)絡(luò)（OBS）以及城域與接入光網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)；擴(kuò)大容量和增加功能的光通信新技術(shù)，如色散補(bǔ)償、分組光交換、光時(shí)分復(fù)用、量子通信等。最后介紹光纖通信的測(cè)量技術(shù)?！　　豆饫w通信》系統(tǒng)性強(qiáng)，論述深入淺出，可作為通信類和電子信息類大學(xué)本科生教材，也可作為光纖通信領(lǐng)域科技工作者的參考書。

作者簡介

　　顧畹儀，1970年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系，1982年在北京郵電大學(xué)獲得碩士學(xué)位，畢業(yè)后留校任教至今。　　顧畹儀長期在光纖通信領(lǐng)域從事教學(xué)和科研，研究領(lǐng)域包括高速光纖通信系統(tǒng)、WDM光傳送網(wǎng)、智能光網(wǎng)絡(luò)和WDM超長傳輸系統(tǒng)等。承擔(dān)并圓滿完成過十多項(xiàng)國家863、自然基金、國家攻關(guān)項(xiàng)日和部重點(diǎn)項(xiàng)目，研究成果曾六次榮獲部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。主要論著《光纖通信系統(tǒng)》、《全光通信網(wǎng)》、《光傳送網(wǎng)》、《WDM超長距離光傳輸技術(shù)》等，曾獲得原郵電部優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng)和全國優(yōu)秀教材獎(jiǎng)。顧畹儀從事教學(xué)工作20余年，曾二次榮獲市級(jí)優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)和一次國家優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)，于1992年被授予“國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家”稱號(hào)，2001年被評(píng)為“全國優(yōu)秀教師”。　　顧畹儀現(xiàn)任北京郵電大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任，電信工程學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，教授，博士生導(dǎo)師，IEEE會(huì)員，中國通信學(xué)會(huì)會(huì)士，北京通信與信息協(xié)會(huì)光通信專業(yè)組主任，通信學(xué)報(bào)、北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)和中興通信技術(shù)雜志編輯。

書籍目錄

第1章 光纖的基本理論1.1 光纖的射線光學(xué)分析1.1.1 光纖的結(jié)構(gòu)和分類1.1.2 多模階躍折射率光纖的射線光學(xué)理論分析1.1.3 漸變折射率光纖1.2 階躍折射率光纖的波動(dòng)光學(xué)理論1.2.1 波動(dòng)方程1.2.2 波動(dòng)方程的解和光纖中的模式1.3 漸變折射率光纖的理論分析1.3.1 平方律折射率分布光纖的波動(dòng)理論解法1.3.2 WKBJ法的基本思想1.4 光纖的損耗1.4.1 引起光纖損耗的因素1.4.2 光纖的損耗特性曲線——損耗譜1.5 光纖的色散1.5.1 光纖色散的概念1.5.2 光纖色散的表示法1.5.3 光纖色散的種類1.6 光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)1.6.1 受激散射效應(yīng)1.6.2 折射率擾動(dòng)1.7 單模光纖1.7.1 單模光纖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.7.2 單模光纖的基本分析1.7.3 單模光纖的特性參數(shù)1.7.4 單模光纖的分類1.8 光纖的制造工藝和光纜的構(gòu)造1.8.1 光纖的制造工藝1.8.2 光纜的構(gòu)造1.9 小結(jié)一習(xí)題第2章 光源和光發(fā)射機(jī)2.1 激光原理的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.1 原子的能級(jí)和晶體中的能帶2.1.2 能級(jí)的躍遷2.1.3 光增益區(qū)的形成2.2 半導(dǎo)體激光器2.2.1 基本原理2.2.2 結(jié)構(gòu)理論2.2.3 典型分類2.2.4 模式概念2.2.5 基本性質(zhì)2.3 半導(dǎo)體發(fā)光二極管2.3.1 工作原理2.3.2 結(jié)構(gòu)和分類2.3.3 主要性質(zhì)2.4 光源的調(diào)制原理2.4.1 光源的兩種調(diào)制方式2.4.2 光源的直接調(diào)制2.4.3 1D數(shù)字調(diào)制過程的瞬態(tài)分析2.4.4 光源的間接調(diào)制2.5 光發(fā)射機(jī)和外調(diào)制器2.5.1 激光器的實(shí)用組件2.5.2 光發(fā)射機(jī)的組成2.5.3 波導(dǎo)調(diào)制器和電吸收調(diào)制器2.6 小結(jié)習(xí)題第3章 光接收機(jī)3.1 光接收機(jī)簡介3.1.1 光接收機(jī)的組成3.1.2 光接收機(jī)的性能指標(biāo)3.2 光電檢測(cè)器3.2.1 PN結(jié)的光電效應(yīng)3.2.2 PIN光電二極管3.2.3 雪崩光電二極管3.3 放大電路及其噪聲3.3.1 噪聲的數(shù)學(xué)處理3.3.2 放大器輸入端的噪聲源3.3.3 場(chǎng)效應(yīng)管和雙極晶體管的噪聲源3.3.4 前置放大器的設(shè)計(jì)3.4 光接收機(jī)靈敏度的計(jì)算3.4.1 靈敏度計(jì)算的一般方法3.4.2 光電檢測(cè)過程的統(tǒng)計(jì)分布和靈敏度的精確計(jì)算3.4.3 靈敏度的高斯近似計(jì)算3.4.4 S.D.Personick高斯近似計(jì)算公式3.5 光接收機(jī)的組成模塊3.5.1 碼間干擾問題與均衡濾波電路3.5.2 接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和自動(dòng)增益控制電路3.5.3 再生電路3.6 小結(jié)習(xí)題第4章 光纖通信系統(tǒng)4.1 模擬光纖通信4.2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)4.3 SDH系統(tǒng)4.3.1 SDH／Sonet：技術(shù)的產(chǎn)生4.3.2 SDH技術(shù)的特點(diǎn)4.4 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)4.4.1 總體考慮4.4.2 再生段的設(shè)計(jì)4.5 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)4.5.1 誤碼性能4.5.2 抖動(dòng)、漂移性能4.6 光纖放大器及其在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用4.6.1 摻鉺光纖放大器4.6.2 喇曼光纖放大器4.7 小結(jié)習(xí)題第5章 無源光器件和WDM技術(shù)5.1 無源器件的幾個(gè)常用性能參數(shù)5.2 光纖和波導(dǎo)型無源光器件5.2.1 光連接器和光耦合器5.2.2 偏振控制器5.2.3 光纖布拉格光柵5.2.4 MachZahnder濾波器5.2.5 非線性環(huán)路鏡5.3 光學(xué)無源器件5.3.1 偏振分束器5.3.2 光隔離器5.3.3 光環(huán)行器5.3.4 自聚焦透鏡5.3.5 F.P腔濾波器5.3.6 光柵5.4 波分復(fù)用、解復(fù)用器件5.4.1 光柵型復(fù)用、解復(fù)用器5.4.2 干涉膜濾波器型復(fù)用、解復(fù)用器件5.4.3 陣列波導(dǎo)光柵型復(fù)用、解復(fù)用器5.5 光開關(guān)5.5.1 機(jī)械光開關(guān)5.5.2 微機(jī)械光開關(guān)5.5.3 熱光開關(guān)5.5.4 其他類型的光開關(guān)5.6 WDM光纖傳輸系統(tǒng)5.6.1 波分復(fù)用（WDM）、密集波分復(fù)用（DWDM）和光頻分復(fù)用（OFDM）5.6.2 波分復(fù)用系統(tǒng)的構(gòu)成5.6.3 WDM系統(tǒng)的標(biāo)稱波長5.6.4 波分復(fù)用系統(tǒng)的管理技術(shù)5.6.5 大容量WDM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的示例5.7 小結(jié)習(xí)題第6章 光網(wǎng)絡(luò)6.1 光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演變6.2 光傳送網(wǎng)（OTN）6.2.1 光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)6.2.2 光交叉連接（OXC）節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)6.2.3 光分插復(fù)用器的結(jié)構(gòu)和wDM環(huán)形網(wǎng)6.2.4 IP over WDM技術(shù)6.3 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）6.3.1 ASON的體系結(jié)構(gòu)6.3.2 ASON的控制平面6.3.3 ASON的三種連接6.3.4 ASON的特點(diǎn)6.4 光突發(fā)交換網(wǎng)6.4.1 光突發(fā)交換的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)6.4.2 OBS的MAC層和封裝技術(shù)6.4.3 OBS的協(xié)議6.4.4 光突發(fā)交換與自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)6.5 城域光網(wǎng)絡(luò)6.5.1 城域光網(wǎng)絡(luò)概況6.5.2 城域網(wǎng)的技術(shù)選擇6.6 接入光網(wǎng)絡(luò)6.6.1 光纖接入網(wǎng)的定義和概況6.6.2 有源光網(wǎng)絡(luò)6.6.3 點(diǎn)到多點(diǎn)的無源光網(wǎng)絡(luò)6.6.4 光電混合接入網(wǎng)6.6.5 光纖到戶（FTTH）6.7 小結(jié)習(xí)題第7章 擴(kuò)大容量和增加功能的新光通信技術(shù)7.1 色散補(bǔ)償7.1.1 概述7.1.2 色散補(bǔ)償原理7.1.3 色散補(bǔ)償光纖7.1.4 啁啾光纖光柵法7.1.5 預(yù)啁啾技術(shù)7.1.6 色散支持傳輸法7.1.7 頻譜反轉(zhuǎn)法7.1.8 色散管理光孤子傳輸7.1.9 偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)7.2 光時(shí)分復(fù)用技術(shù)7.2.1 概述7.2.2 光時(shí)分復(fù)用原理7.2.3 光時(shí)分復(fù)用關(guān)鍵技術(shù)7.2.4 光時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)7.3 光分組交換7.3.1 概述7.3.2 光分組的編碼和組裝7.3.3 光分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)7.3.4 光同步技術(shù)7.3.5 沖突解決方案7.3.6 光邏輯器件7.3.7 對(duì)光分組網(wǎng)前景的展望7.4 量子通信7.4.1 概述7.4.2 量子通信的理論基礎(chǔ)7.4.3 量子通信的典型方式7.4.4 量子密碼術(shù)7.4.5 量子通信的特點(diǎn)7.5 小結(jié)習(xí)題第8章 光纖通信測(cè)量8.1 測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)8.2 光纖特性的測(cè)量8.2.1 光纖衰減常數(shù)的測(cè)量8.2.2 單模光纖色散的測(cè)量8.2.3 單模光纖的偏振模色散的測(cè)量8.3 光器件的測(cè)量8.3.1 半導(dǎo)體光源的測(cè)量8.3.2 半導(dǎo)體光檢測(cè)器的測(cè)量8.3.3 無源光器件的測(cè)量8.4 光纖通信系統(tǒng)的測(cè)量8.4.1 系統(tǒng)誤碼性能的測(cè)量8.4.2 系統(tǒng)抖動(dòng)性能的測(cè)量8.4.3 系統(tǒng)光接口性能的測(cè)量8.5 小結(jié)習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 光纖的基本理論　　光具有波粒二象性，既可以將光看成光波，也可以將光看作是由光子組成的粒了流。因而，在分析光纖中光的傳輸特性時(shí)相應(yīng)地有兩種理論：射線光學(xué)（即幾何光學(xué)）理論和波動(dòng)光學(xué)理論。射線光學(xué)是用光射線代表光能量傳輸線路米分析問題的方法。這種理論適用丁光波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小十光波導(dǎo)尺寸的多模光纖，可以得到簡單、直觀的分析結(jié)果。波動(dòng)光學(xué)是把光纖中的光作為經(jīng)典電磁場(chǎng)來處理。因此，光纖中的光場(chǎng)必頌服從麥克斯韋方程組和全部邊界條件。從波動(dòng)方程和電磁場(chǎng)的邊界條什山發(fā)，可以得到全面、正確的解析或數(shù)字結(jié)果，給出光纖中的場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式（即傳輸模式），從而給出光纖中完善的場(chǎng)的描述形式。它的特點(diǎn)是能夠精確地、全面地捕述光纖的傳輸特性，這種理論適合十單模光纖和多模光纖的分析。本章首先用射線光學(xué)理論簡單分析光在多模光纖中的傳輸情況，然后采用波動(dòng)光學(xué)理論分析光在光纖中的傳輸性能，其次討論光纖的基本傳輸性能--損耗特性、色散特性和非線性效應(yīng)，分析單模光纖的結(jié)構(gòu)和性能，最后介紹光纖的制造工藝和光纜的結(jié)構(gòu)?！　　?/pre>








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