光纖通信

內(nèi)容概要

　　本書(shū)系統(tǒng)地介紹了光纖通信的各方面知識(shí)。全書(shū)共14章，內(nèi)容涵蓋光纖傳輸原理和傳輸特性，半導(dǎo)體光源和光檢測(cè)器的工作原理與工作特性，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)，光放大器的工作原理和性能，WDM系統(tǒng)原理與器件，光網(wǎng)絡(luò)與光交換，光纖通信系統(tǒng)的性能測(cè)量及管理。與前一版相比，新增了光纖的非線性效應(yīng)、光子晶體光纖、高速通信中的前向糾錯(cuò)、光載無(wú)線通信（ROF）及光纜鋪設(shè)等新內(nèi)容。

作者簡(jiǎn)介

　　Gerd Keiser是臺(tái)灣科技大學(xué)電子工程系科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì)的客座教授。他的教學(xué)科研興趣包括光子器件研發(fā)、光傳輸系統(tǒng)、光纖到駐地（FTTP）網(wǎng)絡(luò)、智能建筑和智能家庭網(wǎng)絡(luò)，以及生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)。此外，他還是光子通信聯(lián)盟的發(fā)起人和首席顧問(wèn)，該聯(lián)盟是針對(duì)光通信產(chǎn)業(yè)的專門咨詢與教育機(jī)構(gòu)。Keiser博士曾在Honeywell、GTE和通用動(dòng)力等公司任職，從事光網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字交換技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。他在GTE的技術(shù)成就贏得了LesueWarner獎(jiǎng)，使其聲望鵲起。他還擔(dān)任過(guò)美國(guó)東北大學(xué)、Tufts大學(xué)和波士頓大學(xué)的兼職教授。Keiser博士是IEEE的會(huì)士、OSA和SPIE的會(huì)員、OpticalFiber雜志的副編審及4本研究生教材的作者。

書(shū)籍目錄

第1章 光纖通信概述1
　1.1 光通信的發(fā)展動(dòng)因2
　　1.1.1 光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程2
　　1.1.2 光纖的優(yōu)勢(shì)5
　1.2 光譜帶5
　　1.2.1 電磁能量5
　　1.2.2 低損耗窗口和頻段8
　1.3 分貝單位9
　1.4 網(wǎng)絡(luò)信息速率12
　　1.4.1 電信信號(hào)的復(fù)用12
　　1.4.2 SONET/SDH復(fù)用體系13
　1.5　波分復(fù)用概念15
　1.6　光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵單元15
　1.7　光纖通信標(biāo)準(zhǔn)19
　1.8　建模與仿真工具20
　　1.8.1 仿真工具的特征20
　　1.8.2 編程語(yǔ)言21
　　1.8.3 適于學(xué)生使用的程序舉例23
　　習(xí)題23
　　參考文獻(xiàn)24
第2章 光纖：結(jié)構(gòu)、導(dǎo)波原理及制造27
　2.1　光的特性27
　　2.1.1 線偏振28
　　2.1.2 橢圓偏振和圓偏振31
　　2.1.3 光的量子特性33
　2.2　基本的光學(xué)定律和定義33
　　2.2.1 折射率33
　　2.2.2 反射和衍射34
　　2.2.3 光偏振器件36
　　2.2.4 偏振敏感材料38
　2.3 光纖模式及結(jié)構(gòu)39
　　2.3.1 光纖分類40
　　2.3.2 射線和模式化42
　　2.3.3 階躍折射率光纖結(jié)構(gòu)43
　　2.3.4 射線光學(xué)表述43
　　2.3.5 介質(zhì)平板波導(dǎo)中的波動(dòng)表述45
　2.4 圓波導(dǎo)的模式理論47
　　2.4.1 模式概述48
　　2.4.2 關(guān)鍵的模式概念匯總49
　　2.4.3 麥克斯韋方程組*51
　　2.4.4 波導(dǎo)方程*52
　　2.4.5 階躍折射率光纖中的波方程*54
　　2.4.6 模式方程*55
　　2.4.7 階躍折射率光纖中的模式*57
　　2.4.8 線偏振模*60
　　2.4.9 階躍折射率光纖中的功率流*63
　2.5　單模光纖65
　　2.5.1 結(jié)構(gòu)65
　　2.5.2 模場(chǎng)直徑65
　　2.5.3 單模光纖中的傳播模67
　2.6　漸變折射率光纖結(jié)構(gòu)68
　2.7　光纖材料70
　　2.7.1 玻璃光纖70
　　2.7.2 有源玻璃光纖71
　　2.7.3 塑料光纖71
　2.8　光子晶體光纖72
　　2.8.1 折射率導(dǎo)引PCF72
　　2.8.2 光子帶隙光纖73
　2.9　光纖的制造74
　　2.9.1 外部氣相氧化法75
　　2.9.2 氣相軸向沉積法75
　　2.9.3 改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法76
　　2.9.4 等離子催化化學(xué)氣相沉積法76
　　2.9.5 光子晶體光纖的制備77
　2.10　光纖的機(jī)械性能78
　2.11　光纜82
　　2.11.1 光纜結(jié)構(gòu)83
　　2.11.2 室內(nèi)光纜設(shè)計(jì)84
　　2.11.3 戶外光纜86
　2.12　光纜鋪設(shè)方法87
　　2.12.1 直埋鋪設(shè)87
　　2.12.2 管道中的光纜拖曳88
　　2.12.3 光纜噴射鋪設(shè)89
　　2.12.4 陸地鋪設(shè)90
　　2.12.5 水下鋪設(shè)91
　　2.12.6 行業(yè)鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)92
　　習(xí)題93
　　參考文獻(xiàn)96
第3章　損耗和色散102
　3.1　損耗102
　　3.1.1 損耗單位103
　　3.1.2 吸收104
　　3.1.3 散射損耗108
　　3.1.4 彎曲損耗111
　　3.1.5 纖芯和包層損耗113
　3.2 光纖中的信號(hào)畸變114
　　3.2.1 色散綜述114
　　3.2.2 模式延遲116
　　3.2.3 色散因素118
　　3.2.4 群延遲119
　　3.2.5 材料色散121
　　3.2.6 波導(dǎo)色散123
　　3.2.7 單模光纖的色散124
　　3.2.8 偏振模色散126
　3.3　單模光纖性能128
　　3.3.1 折射率剖面128
　　3.3.2 截止波長(zhǎng)130
　　3.3.3 色散計(jì)算132
　　3.3.4 模場(chǎng)直徑135
　　3.3.5 彎曲損耗135
　3.4　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)138
　　3.4.1 G.651.1建議138
　　3.4.2 G.652建議138
　　3.4.3 G.653建議141
　　3.4.4 G.654建議141
　　3.4.5 G.655建議141
　　3.4.6 G.656建議141
　　3.4.7 G.657建議142
　3.5　特殊光纖142習(xí)題145
　　參考文獻(xiàn)147
　　
第4章 光源151
　4.1　半導(dǎo)體物理專題152
　　4.1.1 能帶152
　　4.1.2 本征材料和非本征材料154
　　4.1.3 pn結(jié)156
　　4.1.4 直接帶隙和間接帶隙157
　　4.1.5 半導(dǎo)體器件制作158
　4.2　發(fā)光二極管（LED）158
　　4.2.1 LED的結(jié)構(gòu)158
　　4.2.2 光源材料161
　　4.2.3 量子效率和LED發(fā)射功率165
　　4.2.4 LED的調(diào)制特性168
　4.3　半導(dǎo)體激光器170
　　4.3.1 半導(dǎo)體激光器的模式和閾值條件171
　　4.3.2 半導(dǎo)體激光器的速率方程177
　　4.3.3 外量子效率178
　　4.3.4 諧振頻率179
　　4.3.5 半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)和輻射方向圖180
　　4.3.6 單模激光器185
　　4.3.7 半導(dǎo)體激光器的調(diào)制特性189
　　4.3.8 激光器線寬190
　　4.3.9 外調(diào)制191
　　4.3.10 溫度影響193
　4.4　線路編碼195
　　4.4.1 非歸零和歸零信號(hào)格式195
　　4.4.2 分組碼196
　4.5　光源的線性特性196
　4.6　可靠性考慮198
　4.7　單片封裝光發(fā)送機(jī)202
　　習(xí)題204
　　參考文獻(xiàn)208
　　
第5章 光功率發(fā)射和耦合211
　5.1　光源至光纖的功率發(fā)射212
　　5.1.1 光源的輸出方向圖212
　　5.1.2 功率耦合計(jì)算213
　　5.1.3 發(fā)射功率與波長(zhǎng)的關(guān)系216
　　5.1.4 穩(wěn)態(tài)數(shù)值孔徑217
　5.2 改善耦合的透鏡結(jié)構(gòu)218
　　5.2.1 非成像微球219
　　5.2.2 半導(dǎo)體激光器與光纖的耦合220
　5.3　光纖與光纖的連接221
　　5.3.1 機(jī)械對(duì)準(zhǔn)誤差223
　　5.3.2 光纖相關(guān)損耗229
　　5.3.3 光纖端面制備230
　5.4　LED與單模光纖的耦合231
　5.5　光纖接頭232
　　5.5.1 連接方法233
　　5.5.2 單模光纖的連接234
　5.6　光纖連接器235
　　5.6.1 連接器的類型235
　　5.6.2 單模光纖連接器239
　　5.6.3 連接器回波衰減240
　　習(xí)題242
　　參考文獻(xiàn)244
　　
第6章 光檢測(cè)器248
　6.1　光電二極管的物理原理249
　　6.1.1 pin光電二極管249
　　6.1.2 雪崩光電二極管253
　6.2光檢測(cè)器噪聲257
　　6.2.1 噪聲源257
　　6.2.2 信噪比261
　　6.2.3 噪聲等效功率262
　6.3　檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間263
　　6.3.1 耗盡層光電流263
　　6.3.2 響應(yīng)時(shí)間264
　　6.3.3 雙異質(zhì)結(jié)光電二極管267
　6.4　雪崩倍增噪聲267
　6.5　InGaAs APD結(jié)構(gòu)270
　6.6　溫度對(duì)雪崩增益的影響270
　6.7　光檢測(cè)器比較272
　　習(xí)題273
　　參考文獻(xiàn)275
　　
第7章 光接收機(jī)277
　7.1 接收機(jī)工作的基本原理278
　　7.1.1 數(shù)字信號(hào)傳輸278
　　7.1.2 誤碼源280
　　7.1.3 前端放大器282
　7.2數(shù)字接收機(jī)性能283
　　7.2.1 差錯(cuò)概率283
　　7.2.2 接收機(jī)靈敏度287
　　7.2.3 量子極限290
　7.3眼圖291
　　7.3.1 眼圖的特征291
　　7.3.2 BER和Q因子測(cè)量293
　7.4突發(fā)模式接收機(jī)294
　7.5模擬接收機(jī)297
　　習(xí)題300
　　參考文獻(xiàn)302
　　
第8章 數(shù)字鏈路304
　8.1點(diǎn)到點(diǎn)鏈路305
　　8.1.1 系統(tǒng)考慮306
　　8.1.2 鏈路功率預(yù)算307
　　8.1.3 上升時(shí)間預(yù)算310
　　8.1.4 短波長(zhǎng)帶313
　　8.1.5 單模光纖的損耗受限距離314
　8.2功率代價(jià)316
　　8.2.1 色度色散代價(jià)316
　　8.2.2 偏振模色散代價(jià)318
　　8.2.3 消光比代價(jià)319
　　8.2.4 模式色散319
　　8.2.5 模分配噪聲322
　　8.2.6 啁啾323
　　8.2.7 反射噪聲325
　8.3差錯(cuò)控制327
　　8.3.1 誤碼檢測(cè)概念328
　　8.3.2 線型誤碼檢測(cè)碼328
　　8.3.3 多項(xiàng)式碼329
　　8.3.4 前向糾錯(cuò)碼331
　8.4 相干檢測(cè)332
　　8.4.1 基本概念333
　　8.4.2 零差檢測(cè)335
　　8.4.3 外差檢測(cè)335
　　8.4.4 BER比較336

編輯推薦

　　基于光纖技術(shù)的高容量電信網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代社會(huì)不可或氙的部分，其應(yīng)用范圍從簡(jiǎn)單的網(wǎng)頁(yè)瀏覽到遠(yuǎn)程疾病診斷及云計(jì)算。用戶希望這些服務(wù)始終在線，所以細(xì)心的工程考量，從元器件的研發(fā)到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行都是必不可少的。經(jīng)過(guò)擴(kuò)充的《國(guó)外電子與通信教材系列：光纖通信（第4版）（英文版）》每四版為學(xué)習(xí)和應(yīng)用現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了必備的基本原理?！　　秶?guó)外電子與通信教材系列：光纖通信（第4版）（英文版）》新特點(diǎn)：　　關(guān)于光纖和光器件的全面論述　　波分復(fù)用（WDM）原理和器件　　數(shù)字和模擬光纖傳輸鏈路的設(shè)計(jì)原理　　光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及性能參數(shù)　　新增內(nèi)容：　　新章節(jié)：光子晶體光纖、特殊光纖、光纜鋪設(shè)　　拉曼光纖放大器　　相干檢測(cè)、DQPSK、無(wú)碼檢測(cè)和糾錯(cuò)　　光纖到駐地（FTTP）網(wǎng)絡(luò)　　光載無(wú)線電（ROR）技術(shù)　　網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)　　擴(kuò)展內(nèi)容：功率代價(jià)、10 GB/S 鏈路、WDM器件、光網(wǎng)絡(luò)　　新的一章：非線性效應(yīng)

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