光纖通信（第二版） 十一五

《光纖通信（第二版） 十一五》是2012年西安電子科技大學出版社出版的圖書，作者是張寶富、蘇洋、王海潼。

基本介紹

• 書名：光纖通信（第二版） 十一五
• 作者：張寶富 蘇洋 王海潼
• ISBN：978-7-5606-2285-9
• 定價：23.8元
• 出版社：西安電子科技大學出版社
• 出版時間：2012-12

內容簡介

本書內容涉及光纖通信領域的多個方面，具體包括傳輸光纖、半導體光源和光檢測器、無源光器件、光放大器、光纖通信系統的組成部件及系統設計、SDH和WDM光網路的基本組成原理以及光纖通信常用測試儀表的基本原理及測試方法等。

本書最大的特點是內容的選取兼顧了已被廣泛使用的最具代表性的光纖通信技術和現代光纖通信的最新進展，同時所選內容具有相對的穩定性，是進一步深入學習和掌握光纖通信新技術的基礎。

本書是光纖通信的一本基礎性教材，也是一本普及性讀物。它可作為高等院校電子信息工程、通信工程、廣播電視等相關專業的本科教材和有關光纖通信的自考、函授教材，也可作為光纖通信的教學訓練和技術培訓教材以及廣大科技人員的自學用書。

目錄

第1章 概述 1

1.1 光通信的基本概念 1

1.1.1 光波在電磁頻譜中的位置 1

1.1.2 雷射器產生理想光波 2

1.1.3 自由空間光通信(FSO) 3

1.1.4 光纖是理想的光波傳輸介質 4

1.2 光纖通信的優點 4

1.3 光纖通信的系統組成 6

1.4 光纖通信的回顧與展望 7

1.4.1 長波長雷射器 8

1.4.2 單模光纖（SMF） 8

1.4.3 SDH傳輸體制 8

1.4.4 光放大器 10

1.4.5 WDM復用技術 10

1.4.6 全光網路 12

1.5 光波技術基礎 13

1.5.1 光的波粒二象性 13

1.5.2 光與物質的相互作用 15

1.5.3 電介質的極化 16

1.5.4 光波的傳播特性 17

習題一 19

第2章 光纖 20

2.1 光纖與光纜 20

2.1.1 光纖的結構 20

2.1.2 光纖的主要成分 21

2.1.3 光纖的製造工藝簡介 21

2.1.4 光纜的技術要求 22

2.1.5 光纜的結構 23

2.1.6 常用光纜的典型結構 23

2.2 光纖端面的折射率分布 25

2.3 光在光纖中的幾何傳輸 26

2.3.1 反射和折射 26

2.3.2 全反射定律 26

2.4 光纖的數值孔徑NA 27

2.5 光的波動性 28

2.6 光纖介質的特性 29

2.7 光纖模式 30

2.7.1 模的概念 30

2.7.2 多模光纖中的模式數目 33

2.7.3 單模光纖的傳播模 34

2.7.4 偏振模 34

2.8 光纖的模式色散 34

2.8.1 模間時延差 34

2.8.2 模間色散的減少 35

2.8.3 多模光纖的最大比特率 35

2.9 單模光纖的波長色散或色度色散 36

2.9.1 相速 36

2.9.2 群速 36

2.9.3 材料色散 37

2.9.4 波導色散 37

2.9.5 色散補償 37

2.10 光纖損耗譜的波段劃分 38

2.10.1 損耗係數 38

2.10.2 光纖可用頻譜 38

2.11 單模光纖 39

2.11.1 模場直徑 39

2.11.2 單模光纖的分類及折射率剖面 39

2.12 光纖的非線性效應 42

2.12.1 自相位調製SPM 42

2.12.2 四波混頻FWM 43

2.12.3 受激布里淵散射SBS 43

2.12.4 受激拉曼散射SRS 43

2.13 光孤子的定性描述 44

習題二 44

第3章 光源與光檢測器46

3.1 半導體LD的工作原理 47

3.1.1 光放大 47

3.1.2 F-P腔半導體雷射器 50

3.2 光源的輸出光功率 50

3.2.1 閾值特性 50

3.2.2 注入電流(I)與光功率(P)回響特性 51

3.3 LD的輸出光譜 52

3.3.1 多縱模LD 52

3.3.2 單縱模LD 53

3.4 LD的調製回響 53

3.5 LD的溫度特性與自動溫度控制（ATC） 55

3.6 LD的輸出光功率穩定性與自動功率控制（APC） 56

3.7 DFB和DBR雷射器 57

3.8 調諧雷射器 59

3.8.1 外腔調諧雷射器 59

3.8.2 雙電極半導體雷射器 59

3.9 其他類型的雷射器 60

3.9.1 垂直腔面發光雷射器（VCSELs） 60

3.9.2 鎖模雷射器 60

3.9.3 量子阱（QW）雷射器 62

3.9.4 多波長雷射器陣列 62

3.10 雷射器組件 62

3.11 半導體LED 63

3.11.1 LED的結構 63

3.11.2 LED的特性 65

3.12 光源與光纖的耦合 67

3.13 光檢測器 69

3.13.1 波長回響 69

3.13.2 光電轉換效率與回響度 70

3.13.3 回響速度 71

3.13.4 噪聲 71

3.14 PIN 72

3.15 APD 73

3.15.1 APD的結構 73

3.15.2 雪崩增益 74

習題三 75

第4章 無源光器件 76

4.1 光纖連線器 76

4.1.1 光纖連線損耗 76

4.1.2 光纖連線方法 77

4.1.3 常用的幾種連線器 79

4.2 光纖耦合器 80

4.3 光開關 82

4.3.1 光開關的性能參數 82

4.3.2 主要的幾種光開關 83

4.4 光纖光柵 84

4.4.1 光纖光柵的結構 85

4.4.2 布拉格光纖光柵BFG 85

4.4.3 長周期光纖光柵LFG 85

4.5 光濾波器 86

4.5.1 F-P腔型濾波器 86

4.5.2 M-Z干涉濾波器 87

4.5.3 陣列波導光柵(AWG) 88

4.5.4 聲光可調諧濾波器(AOTF) 90

4.5.5 光纖光柵濾波器 91

4.6 WDM合波/分波器 92

4.6.1 多層介質薄膜MDTFF 92

4.6.2 熔錐型 93

4.6.3 光纖光柵型 93

4.7 光隔離器與光環形器 94

4.8 光鎖相環與光纖非線性環鏡NLOM 95

習題四 96

第5章 光放大器 97

5.1 引言 97

5.2 摻鉺光纖放大器EDFA 98

5.2.1 EDFA的放大原理 98

5.2.2 EDFA的組成結構 99

5.2.3 EDFA的增益與頻寬 100

5.2.4 EDFA的噪聲類型 101

5.3 受激拉曼光纖放大器SRA 102

5.3.1 SRA的放大原理 102

5.3.2 SRA的性能與套用 103

5.4 受激布里淵光纖放大器SBA 104

5.4.1 SBA的放大原理 104

5.4.2 SBA的性能與套用 105

5.5 其他光纖放大器 105

5.6 半導體光放大器SOA 106

5.6.1 SOA的放大原理 106

5.6.2 SOA的性能與套用 107

5.7 光放大器的套用 108

5.8 光纖雷射器 109

5.8.1 摻鉺光纖雷射器 109

5.8.2 光纖光柵雷射器 110

5.8.3 光纖受激拉曼和受激布里淵雷射器 110

5.9 光波長變換器 111

5.9.1 半導體光放大器(SOA)中的交叉增益調製(XGM)技術 111

5.9.2 半導體光放大器中的交叉相位調製（XPM）技術 112

5.9.3 半導體光放大器中的四波混頻(FWM)技術 112

習題五 113

第6章 光傳送機與光接收機 114

6.1 調製信號的格式 114

6.1.1 單極性與雙極性 114

6.1.2 歸零(RZ)與不歸零(NRZ) 115

6.1.3 擾碼 116

6.1.4 線路碼（4B/5B、8B/10B） 116

6.2 直接調製IM光傳送機 116

6.2.1 模擬調製與數字調製 116

6.2.2 光源的驅動電路 117

6.3 外調製器 120

6.3.1 電折射調製器 120

6.3.2 M-Z型調製器 120

6.3.3 聲光布拉格調製器 121

6.3.4 電吸收MQW調製器 121

6.3.5 ASK/PSK/FSK方式 122

6.4 光接收機 123

6.4.1 理想的數字光接收機 123

6.4.2 實際的光接收機 123

6.4.3 前置放大器噪聲 124

6.4.4 APD噪聲 125

6.4.5 光放大器噪聲 125

6.4.6 誤碼率 126

6.5 相干接收 130

習題六 133

第7章 光纖通信系統及設計 135

7.1 模擬光纖傳輸系統概述 135

7.1.1 系統構成 135

7.1.2 模擬調製技術 135

7.1.3 主要的噪聲和信噪比 136

7.2 典型的模擬光纖通信系統 136

7.2.1 基帶直接強度調製 136

7.2.2 多信道傳輸 137

7.2.3 VSB-AM/FM調製多路傳輸 139

7.2.4 微波副載波SCM多路傳輸 141

7.3 PCM數字光纖通信系統 141

7.3.1 系統構成 142

7.3.2 PDH光纖通信系統 144

7.3.3 誤碼特性和抖動特性 146

7.4 IM-DD數字光纖通信系統設計 149

7.4.1 總體設計考慮 149

7.4.2 設計方法 151

7.5 WDM+EDFA數字光纖鏈路設計 156

7.5.1 總體設計考慮 156

7.5.2 波長分配與通道間隔 159

7.5.3 WDM系統設計與性能 160

習題七 163

第8章 SDH與WDM光網路 166

8.1 SDH光同步傳送網 166

8.1.1 SDH的標準光接口 166

8.1.2 SDH的速率體系 171

8.1.3 SDH的幀結構 172

8.1.4 SDH的復用結構與原理 174

8.1.5 SDH設備 177

8.1.6 SDH的傳送網結構與自愈 186

8.1.7 SDH的網管功能 198

8.2 WDM光網路 203

8.2.1 光傳送網的分層結構 203

8.2.2 WDM廣播選擇網 204

8.2.3 WDM波長選路網WRN 207

8.2.4 WRN的選路算法 209

8.2.5 WDM的網管 211

8.3 其他類型的光網路 213

8.3.1 光纖乙太網 213

8.3.2 無源光網路PON 217

8.3.3 HFC混合光纖同軸網 220

8.3.4 光網際網路（IP over WDM） 222

習題八 224

第9章 光纖通信常用儀表及測試 227

9.1 引言 227

9.2 光纖特性參數及測量 228

9.2.1 光纖特性參數 228

9.2.2 光纖損耗和色散測試 228

9.2.3 光時域反射儀OTDR 234

9.3 光端機性能指標的測試 235

9.3.1 光功率計 235

9.3.2 光端機的測試 236

9.4 光纖通信系統性能測試 243

9.4.1 誤碼性能及測試 243

9.4.2 抖動性能及測試 244

9.5 誤碼測試儀與SDH傳輸分析儀 248

9.6 波長計、光譜分析儀OSA及套用 249

9.6.1 波長計 249

9.6.2 光譜分析儀（OSA）及套用 250

9.7 光衰減器及套用 253

9.8 網路分析儀及套用 254

習題九 255

參考文獻 258