光纖通信系統

前言

　　光纖通信作為現代通信的主要傳輸手段，在現代電信網中起著重要作用。光纖通信有巨大的信息傳輸容量，一條光頻通路理論上可同時允許幾十億人通話。光纖通信通過短短幾十年的發(fā)展，在擴大網絡傳輸容量方面起到了其他方式不可替代的作用。展望未來，光通信仍將一如既往地向前發(fā)展，把通信網從電到光推向更高的臺階。不僅在傳輸，而且在交換；不僅在網絡核心，而且在網絡邊緣，都將引入光通信，最終把光送到千家萬戶。　　《光纖通信系統》主要講述光纖通信原理與技術，包括光纖傳輸原理、光無源和有源器件原理、光纖通信系統以及近年來發(fā)展的各種部件技術和系統技術。內容強調器件和系統的概念，同時也重視介紹它們的應用?！　∪珪卜?章。第1章為導論，主要介紹光纖通信的概念、發(fā)展歷史、系統組成、特點應用以及發(fā)展趨勢；第2章主要介紹光纖傳輸原理與傳輸特性，包括光纖的結構、類型、導光原理、傳輸特性及非線性效應，并介紹幾種典型的單模光纖與光纜以及光纖接續(xù)；第3章為光源與光發(fā)送機，討論半導體光源的原理、結構、特性及由其構成的光發(fā)送機的結構、光調制特性以及將光信號注入光纖的耦合方式與技術；第4章為光檢測器與光接收機，在介紹光檢測器的原理、結構和特性的基礎上討論了接收機主要組成部分的電路與特性，并詳細討論接收機的噪聲和靈敏度及降低噪聲和提高靈敏度的方法；第5章介紹光纖通信系統常用無源器件，主要包括光纖連接器、光耦合器、光開關、光衰減器等器件的作用、工作原理與種類；第6章為光放大及色散補償技術，包括光放大器的一般概念、幾種典型光放大器的原理與應用以及色散補償的概念與一般方法；第7章為光波分復用技術，重點介紹波分復用系統原理、設計與器件；第8章為光纖通信系統與性能，介紹了兩種數字傳輸體制、系統性能指標，光纖損耗、色散對系統性能的影響以及光纖通信系統的設計；第9章為光纖通信新技術，分別介紹了相干光通信、光孤子通信、光交換技術、全光通信網、量子通信等光纖通信新技術以及應用。

內容概要

本書緊密結合光纖通信的最新發(fā)展，全面系統地介紹了光纖通信系統的基本原理、基本技術、系統設計方法，主要內容包括：光纖通信的組成、發(fā)展概況、特點以及發(fā)展趨勢；光纖的傳輸原理和傳輸特性、光纖的非線性效應；光源器件的結構與發(fā)光機理、光發(fā)送機的組成與設計；光檢測器件的結構和原理、光接收機的相關理論；光纖連接器、耦合器、光開關等光無源器件的作用、原理與類型；光放大器的一般概念、典型光放大器的原理與應用；色散補償的概念與一般方法；波分復用系統原理、設計與器件；光纖通信系統性能指標與設計；相干光通信、光孤子通信、光交換技術、全光通信網、量子通信等光纖通信新技術以及應用。    本書內容系統全面，材料充實豐富，可供通信工程專業(yè)本科生及相關專業(yè)的高年級學生使用，也可作為通信技術人員的參考書。

書籍目錄

第1章　導論  1.1　光纖通信的基本概念  1.2　光纖通信發(fā)展歷史    1.2.1　光纖的發(fā)展    1.2.2　光纖通信系統的發(fā)展  1.3　光纖通信系統的基本組成  1.4　我國光纖通信的發(fā)展    1.4.1　我國光通信的歷程    1.4.2　我國光纖通信現狀  1.5　光纖通信的特點與應用    1.5.1　光纖通信的特點    1.5.2　光纖通信的應用  1.6　光纖通信發(fā)展趨勢    1.6.1　光纖、光纜發(fā)展趨勢    1.6.2　光纖通信系統高速化發(fā)展趨勢    1.6.3　光纖通信網絡發(fā)展趨勢  小結  思考與練習第2章　光纖與光纜　2.1　光纖的結構與分類　　2.1.1　光纖的結構　　2.1.2　光纖的分類　　2.1.3　光纖的制造工藝　2.2　光纖的傳輸原理　  2.2.1  射線理論分析光纖的傳輸原理  　2.2.2　波動理論分析光纖的傳輸原理　2.3　光纖的傳輸特性  　2.3.1　光纖的損耗特性　  2.3.2　光纖的色散特性  　2.3.3　光纖的非線性效應　2.4　單模光纖的種類及性能參數　  2.4.1　光纖的主要性能參數  　2.4.2　單模光纖種類  2.5　光纖接續(xù)  2.6　光纜    2.6.1　光纜的基本結構    2.6.2　光纜的分類  小結  思考與練習第3章　光源和光發(fā)送機  3.1　光纖通信用光源    3.1.1　半導體光源的發(fā)光機理    3.1.2　半導體發(fā)光二極管    3.1.3　半導體激光二極管  3.2　光發(fā)送機    3.2.1　光發(fā)送機的基本組成    3.2.2　光發(fā)送機的主要技術要求    3.2.3　光發(fā)送機設計  3.3　光源與光纖的耦合    3.3.1　光源與光纖耦合效率的計算    3.3.2　影響光源與光纖耦合效率的主要因素及提高耦合效率的方法  小結  思考與練習第4章　光檢測器與光接收機  4.1　光檢測器　  4.1.1　光電探測原理  　4.1.2　PD和PIN光電二極管　  4.1.3　雪崩光電二極管  　4.1.4　響應帶寬　  4.1.5　新型APD結構 　 4.1.6　MSM光電探測器  4.2　光接收機    4.2.1　光接收機的組成    4.2.2　光接收機的性能指標    4.2.3　光接收機的噪聲和信噪比    4.2.4　光接收機誤碼率和靈敏度    4.2.5　光接收機性能  4.3　光中繼器  小結  思考與練習第5章　光天源器件第6章　光放大及色散補償技術第7章　光波分復用技術第8章　光纖通信系統性能與設計第9章　光纖通信新技術參考文獻

章節(jié)摘錄

　　自然界中對通信的各種干擾源比比皆是，如雷電干擾、電離層的變化和太陽的黑子活動等；有工業(yè)干擾源，如電動馬達和高壓電力線；還有無線電通信的相互干擾等，這都是現代通信必須認真對待的問題。一般說來，現有的電通信盡管采取了各種措施，但都不能滿意地解決以上各種干擾的影響。由于光纖由電絕緣的石英材料制成，所以光纖通信線路不受以上各種電磁干擾的影響，這將從根本上解決電通信系統多年來困擾人們的干擾問題。它不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕。無金屬加強筋非常適合于存在強電磁場干擾的高壓電力線路周圍、油田、煤礦和化工等易燃、易爆環(huán)境中使用?！　。?）體積小、質量小、便于施工和維護　　由于電纜體積和質量較大，安裝時還必須慎重處理接地和屏蔽問題。在空間狹小的場合，如艦船和飛機中，這個弱點更顯突出。而光纖質量小、直徑小，相同容量情況下，光纜要比電纜輕95％，故運輸和敷設都比銅線電纜方便?！　⊥ㄐ旁O備的質量和體積對許多領域（特別是軍事、航空和宇宙飛船等）的應用，具有特別重要的意義。在飛機上用光纖代替電纜，不僅降低通信設備的成本，提高了通信質量，而且降低了飛機的制造成本。　?。?）價格低廉　　制造同軸電纜和波導管的金屬材料，在地球上的儲量是有限的。制造石英光纖最基本的原材料是二氧化硅，即砂子，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的。因此其價格是十分低廉的，目前，普通單模光纖的價格比銅線便宜。有專家說現在的光纖比草繩還便宜。從話路成本來說，光纖每話路成本要比電纜便宜得多?！　?.5.2光纖通信的應用　　人類社會現在已經發(fā)展到了信息社會，聲音、圖像和數據等信息的交流量非常大，而光纖通信正以其容量大、保密性好、體積小、質量小、中繼距離長等優(yōu)點得到廣泛應用。其應用領域遍及通信、交通、工業(yè)、醫(yī)療、教育、航空航天和計算機等行業(yè)，并正向更廣更深的層次發(fā)展?？梢园压饫w通信網分成三個層次，一是遠距離的長途干線網；二是城域網，由一個大城市中的很多光纖用戶組成；三是局域網，如一個單位、一個大樓、一個家庭?！　」饫w通信的應用主要體現在以下幾個方面?！　。?）光纖在公用電信網問作為傳輸線路　　由于光纖損耗低、容量大、直徑小、質量小和敷設容易，所以特別適合用做室內電話中繼線及長途干線線路，這是光纖的主要應用場合?！　。?）滿足不同網絡層面的應用　　為使用光傳送網向更高速、更大容量、更長距離方向發(fā)展，不同層次網絡對光纖要求也不盡相同。在核心網層面和局域網層面，光纖通信都得到了廣泛應用。局域網應用的是一種把計算機和智能終端通過光纖連接起來，實現工廠、辦公室、家庭自動化的局部地區(qū)數字通信網。

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