光纖通信

前言

　　自20世紀(jì)70年代第一根低損耗光纖和半導(dǎo)體激光器出現(xiàn)后，光纖通信飛速發(fā)展，迅速成熟并得到廣泛商用，成為構(gòu)建國(guó)家基礎(chǔ)信息設(shè)施的主要信息傳輸手段，基于光纖通信技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為最主要的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖通信網(wǎng)絡(luò)提供的巨大帶寬，滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的通信需求，在人類信息化進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，也促進(jìn)了通信技術(shù)的不斷變革與發(fā)展。在我國(guó)，八縱八橫的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、城市光纖環(huán)網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)了我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，光纖通信技術(shù)也成為我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距最小的領(lǐng)域之一。光纖網(wǎng)絡(luò)將（或正在）延伸到我們的身邊（FTTO、FTTH），為我們的個(gè)人通信提供足夠的信息通道。　　目前，我國(guó)高校的通信工程、電子信息工程和光電信息工程等相關(guān)專業(yè)普遍開設(shè)有光纖通信方面的課程，有關(guān)這方面的教材也很多。很多教材在理論體系及數(shù)學(xué)論證方面論述十分詳細(xì)，這無(wú)疑是正確的，也是必要的，能夠?yàn)槿嫔钊氲乩斫馀c掌握光纖通信原理與技術(shù)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中我們也發(fā)現(xiàn)，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)有一定的困難，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位的高校中更為明顯。特別是在當(dāng)前教學(xué)學(xué)時(shí)縮減的背景下，如何讓學(xué)生能夠較全面地了解光纖通信（網(wǎng)絡(luò)）的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方法，而不拘泥于嚴(yán)密的理論推導(dǎo)過(guò)程，使學(xué)生不畏懼光纖通信課程的學(xué)習(xí)。本書試圖不以數(shù)學(xué)論證為基礎(chǔ)，盡可能在光纖通信系統(tǒng)的原理、應(yīng)用、設(shè)計(jì)等方面提供必要的信息。本書列出了重要的理論結(jié)果和數(shù)學(xué)結(jié)論，但省去了推導(dǎo)過(guò)程，更多地關(guān)注結(jié)論的物理含義、工作原理和實(shí)際工程應(yīng)用，我們認(rèn)為這是和應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位相一致的。實(shí)踐證明，通過(guò)加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用理論和知識(shí)的教學(xué)，并結(jié)合開設(shè)光纖與系統(tǒng)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和配置等應(yīng)用方面的實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)閷W(xué)生從事光纖通信等相關(guān)領(lǐng)域的工作打下必備的基礎(chǔ)?！　”緯卜?章。第1章介紹了光纖通信的基本概念和特點(diǎn)，光纖通信的產(chǎn)生和發(fā)展，光纖通信系統(tǒng)的基本組成及相關(guān)技術(shù)。第2章介紹了光纖和光纜的結(jié)構(gòu)，光纖的傳輸理論，光纖的傳輸特性，以及光纖的連接。第3章介紹了常用的光無(wú)源器件的基本結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。第4章介紹了光纖通信中的光源——半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管的工作原理與應(yīng)用，光源調(diào)制，數(shù)字光發(fā)送機(jī)的組成與工作原理。第5章介紹了光檢測(cè)器的原理、性能參數(shù)，光接收機(jī)的工作原理與性能指標(biāo)，還介紹了光中繼器的組成與應(yīng)用。第6章介紹了光放大器，主要包括光放大器的應(yīng)用形式，摻鉺光纖放大器和光纖拉曼放大器的結(jié)構(gòu)、原理以及應(yīng)用方式。第7章介紹了SDH體系，討論了數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是一個(gè)再生段的損耗與色散設(shè)計(jì)，還介紹了數(shù)字光纖系統(tǒng)的性能指標(biāo)特性。第8章介紹了波分復(fù)用的基本原理、基本組成和影響WDM的關(guān)鍵技術(shù)。第9章介紹了SDH傳送網(wǎng)的概念和模型、SDH自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和工作方式、SNCP保護(hù)，討論了光傳送網(wǎng)（OTN）的分層結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)功能、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）體系結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方案，然后介紹了光城域網(wǎng)的特點(diǎn)和傳送技術(shù)、光接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用?！　”緯梢宰鳛橥ㄐ殴こ?、電子信息工程和光電信息工程等相近專業(yè)的本科教學(xué)用書和光纖通信的技術(shù)培訓(xùn)教材，也可作為一般工程技術(shù)人員的參考用書。

內(nèi)容概要

　　《光纖通信》全面講述了光纖通信的基本理論和應(yīng)用，主要內(nèi)容包括光纖通信系統(tǒng)的組成；光纖（光纜）結(jié)構(gòu)、類型與傳輸特性，光纖的連接；光無(wú)源器件原理與應(yīng)用；光源、光源調(diào)制與光發(fā)送機(jī)原理和性能指標(biāo)；光檢測(cè)器原理，光接收機(jī)的組成、原理和性能；光放大及其應(yīng)用；SDH體系和數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能指標(biāo)；波分復(fù)用的原理與技術(shù)；SDH傳送網(wǎng)，光傳送網(wǎng)（OTN），自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON），光城域網(wǎng)技術(shù)，光接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用等?！　　豆饫w通信》力求在光纖通信系統(tǒng)的原理、應(yīng)用、設(shè)計(jì)等方面提供必要的信息，可以作為通信工程、電子信息工程和光電信息工程等相近專業(yè)的本科教學(xué)用書和光纖通信的技術(shù)培訓(xùn)教材，也可作為一般工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 概述1.1 光纖通信的發(fā)展歷程1.1.1 早期的光通信1.1.2 光纖通信技術(shù)的發(fā)展1.1.3 我國(guó)光纖通信的發(fā)展1.2 光纖通信的特點(diǎn)與應(yīng)用1.2.1 光纖通信的優(yōu)點(diǎn)1.2.2 光纖通信的應(yīng)用1.3 光纖通信系統(tǒng)的分類與組成1.3.1 光纖通信系統(tǒng)的分類1.3.2 光纖通信系統(tǒng)的基本組成1.3.3 光纖通信的支撐技術(shù)小結(jié)習(xí)題第2章 光纖光纜2.1 光纖結(jié)構(gòu)與類型2.1.1 光纖的結(jié)構(gòu)2.1.2 光纖的分類2.2 光纖的射線傳輸理論2.2.1 光的射線理論2.2.2 光纖的幾何導(dǎo)光原理2.3 光纖的波動(dòng)傳輸理論2.3.1 波動(dòng)方程2.3.2 光纖中的傳輸模式2.4 光纖傳輸特性2.4.1 損耗2.4.2 色散2.4.3 單模光纖性能指標(biāo)2.5 光纜2.5.1 光纜的結(jié)構(gòu)2.5.2 光纜的分類2.5.3 光纜的型號(hào)2.6 光纖的連接2.6.1 光纖連接損耗2.6.2 光纖連接方法小結(jié)習(xí)題第3章 光無(wú)源器件3.1 光纖連接器3.1.1 光纖連接器的性能指標(biāo)3.1.2 光纖連接器的種類3.2 光纖耦合器3.2.1 光纖耦合器類型3.2.2 光纖耦合器的主要性能指標(biāo)3.3 光衰減器3.4 光隔離器與光環(huán)形器3.4.1 光隔離器的工作原理3.4.2 光隔離器的性能指標(biāo)3.4.3 光環(huán)形器3.5 光纖光柵3.5.1 光纖Bra99光柵3.5.2 長(zhǎng)周期光纖光柵3.6 波分復(fù)用器3.6.1 波分復(fù)用器的性能指標(biāo)3.6.2 波分復(fù)用器的種類及工作原理3.6.3 幾種常用波分復(fù)用器的特性比較小結(jié)習(xí)題第4章 光源與光發(fā)送機(jī)4.1 物質(zhì)與光之間的相互作用4.1.1 原子能級(jí)和半導(dǎo)體的能帶4.1.2 光與物質(zhì)的相互作用4.1.3 激光器的工作原理4.2 半導(dǎo)體激光器4.2.1 半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)4.2.2 半導(dǎo)體激光器的特性4.2.3 新型半導(dǎo)體激光器4.3 半導(dǎo)體發(fā)光二極管4.3.1 半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)4.3.2 半導(dǎo)體發(fā)光二極管的工作特性4.3.3 半導(dǎo)體光源的應(yīng)用4.4 數(shù)字光發(fā)送機(jī)4.4.1 光源的調(diào)制方式4.4.2 數(shù)字光發(fā)送機(jī)的基本組成4.4.3 光發(fā)送機(jī)的性能指標(biāo)小結(jié)習(xí)題第5章 光檢測(cè)器與光接收機(jī)5.1 光檢測(cè)器5.1.1 光電轉(zhuǎn)換基本原理5.1.2 PIN光電二極管5.1.3 雪崩光電二極管APD5.2 光電二極管特性5.2.1 主要特性參數(shù)5.2.2 光檢測(cè)器的比較5.2.3 光電器件的簡(jiǎn)易檢測(cè)5.3 光接收機(jī)5.3.1 數(shù)字光接收機(jī)組成5.3.2 光接收機(jī)的主要性能指標(biāo)5.4 光中繼器5.4.1 光電中繼器5.4.2 全光中繼器小結(jié)習(xí)題第6章 光放大器6.1 光放大器的基本應(yīng)用與分類6.1.1 光放大器的基本應(yīng)用形式6.1.2 光放大器的分類6.2 半導(dǎo)體光放大器6.3 摻鉺光纖放大器6.3.1 ：EDFA的放大機(jī)理6.3.2 EDFA的結(jié)構(gòu)6.3.3 EDFA主要特性參數(shù)6.3.4 EDFA的特點(diǎn)與應(yīng)用6.4 光纖拉曼放大器6.4.1 拉曼放大器工作原理6.4.2 拉曼放大器結(jié)構(gòu)6.4.3 拉曼放大器的特點(diǎn)與應(yīng)用小結(jié)習(xí)題第7章 SDH與數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)7.1 PDH準(zhǔn)同步數(shù)字體系7.2 SDH同步傳輸體系7.2.1 SDH的特點(diǎn)7.2.2 SDH幀結(jié)構(gòu)7.2.3 SDH的復(fù)用結(jié)構(gòu)7.2.4 復(fù)用映射過(guò)程7.2.5 SDH設(shè)備7.3 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.3.1 總體設(shè)計(jì)考慮7.3.2 再生段設(shè)計(jì)7.4 數(shù)字光纖系統(tǒng)的性能指標(biāo)7.4.1 系統(tǒng)參考模型7.4.2 誤碼特性7.4.3 抖動(dòng)特性小結(jié)習(xí)題第8章 光波分復(fù)用8.1 波分復(fù)用的基本原理8.1.1 WDM基本概念8.1.2 WDM工作形式8.1.3 WDM的技術(shù)特性8.2 波分復(fù)用系統(tǒng)的構(gòu)成8.2.1 WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)8.2.2 光波長(zhǎng)分配8.2.3 SDH與WDM的關(guān)系8.3 WDM的關(guān)鍵技術(shù)小結(jié)習(xí)題第9章 光網(wǎng)絡(luò)9.1 SDH傳送網(wǎng)9.1.1 SDH傳送網(wǎng)分層模型……參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　光脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離光纖傳輸后，由于色散效應(yīng)而產(chǎn)生了光脈沖的展寬或畸變，這時(shí)可用一種在該波長(zhǎng)區(qū)具有負(fù)色散系數(shù)的光纖來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。色散補(bǔ)償光纖（DCF）就是一種具有很大負(fù)色散系數(shù)的光纖，用來(lái)補(bǔ)償常規(guī)光纖工作于1310nm或1550nm處所產(chǎn)生的較大的正色散。其性能指標(biāo)見(jiàn)表2-6。　　為了使光纖能在工程中實(shí)用化，能承受工程中拉伸、側(cè)壓和各種外力作用，還要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度才能使性能穩(wěn)定，光纖必須做成某種纜狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)光纖的敷設(shè)情況，如直埋或懸掛，置于地下、水下或管道內(nèi)等，光纜有多種結(jié)構(gòu)。一般將光纖制成不同結(jié)構(gòu)、不同形狀和不同種類的光纜以適應(yīng)光纖通信的需要?！　?.5.1 光纜的結(jié)構(gòu)　　光纜的構(gòu)造一般分為纜芯和護(hù)層兩大部分。在光纜的構(gòu)造中，纜芯是主體，其結(jié)構(gòu)是否合理與光纖的安全運(yùn)行關(guān)系很大。一般來(lái)說(shuō)，纜芯結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下基本要求：首先光纖在纜芯內(nèi)部處于最佳位置和狀態(tài)，保證光纖傳輸性能穩(wěn)定，在光纜受到一定的拉力、側(cè)壓力等外力時(shí)，光纖不應(yīng)承受外力影響；其次，纜芯內(nèi)的金屬線對(duì)也應(yīng)得到妥善安排，并保證其電氣性能；另外纜芯截面應(yīng)盡可能小，以降低成本和敷設(shè)空間?！　」饫|護(hù)層同電纜護(hù)層的情況一樣，是由護(hù)套和外護(hù)層構(gòu)成的多層組合體。其作用是進(jìn)一步保護(hù)光纖，使光纖能適應(yīng)在各種場(chǎng)地敷設(shè)，如架空、管道、直埋、室內(nèi)、過(guò)河、跨海等。對(duì)于采用外周加強(qiáng)元件的光纜結(jié)構(gòu)，護(hù)層還需提供足夠的抗拉、抗壓、抗彎曲等機(jī)械特性方面的能力?！　」饫|的基本結(jié)構(gòu)按纜芯組件的不同一般可以分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀式四種，我國(guó)及歐亞各國(guó)用的較多的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層絞式和骨架式兩種?！　咏g式光纜的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)方式，故又稱為古典式光纜。圖2－12是層絞式光纜結(jié)構(gòu)示意圖和外形圖。

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