光纖通信（第五版）

目 錄第1章 光纖通信概述1.1 光通信的發(fā)展動力 1.1.1 光網(wǎng)絡的發(fā)展歷程 1.1.2 光纖的優(yōu)點1.2 光頻譜帶 1.2.1 電磁能量 1.2.2 工作窗口和光頻帶1.3 分貝單位1.4 網(wǎng)絡信息速率 1.4.1 電信信號復用 1.4.2 SONET/SDH復用體系1.5 光信道復用 1.5.1 WDM概述 1.5.2 偏振復用 1.5.3 模分復用 1.5.4 多芯光纖1.6 光纖通信系統(tǒng)的關鍵組件1.7 光通信網(wǎng)絡的演進1.8 光纖通信標準1.9 仿真與建模工具 1.9.1 仿真工具的特征 1.9.2 圖形編程語言 1.9.3 學生使用的程序舉例1.10 總結習題習題解答（選）參考文獻第2章 光纖：結構、 導波原理和制造2.1 光的性質 2.1.1 線偏振 2.1.2 橢圓偏振和圓偏振 2.1.3 光的量子特性2.2 基本的光學定律和定義 2.2.1 折射率 2.2.2 反射和折射 2.2.3 光的偏振分量 2.2.4 偏振敏感材料2.3 光纖模式和結構 2.3.1 光纖分類 2.3.2 光纖結構的變化 2.3.3 光射線和模式 2.3.4 階躍折射率光纖結構 2.3.5 射線光學描述 2.3.6 介質平板波導中的波動描述2.4 圓波導的模式理論 2.4.1 模式概述 2.4.2 關鍵的模式概念的歸納 2.4.3 麥克斯韋方程組* 2.4.4 波導方程式* 2.4.5 階躍折射率光纖中的波動方程* 2.4.6 模式方程* 2.4.7 階躍折射率光纖中的模式* 2.4.8 線偏振模* 2.4.9 階躍折射率光纖中的光功率流*2.5 單模光纖 2.5.1 結構 2.5.2 模場直徑 2.5.3 單模光纖中的傳播模 2.5.4 有效折射率2.6 梯度折射率光纖的結構 2.6.1 纖芯折射率結構 2.6.2 梯度折射率光纖的數(shù)值孔徑 2.6.3 梯度折射率光纖的截止條件2.7 光纖材料 2.7.1 玻璃光纖 2.7.2 有源玻璃光纖 2.7.3 塑料光纖2.8 光子晶體光纖(PCF) 2.8.1 折射率導引PCF 2.8.2 光子帶隙PCF2.9 光纖制造 2.9.1 外部汽相氧化法 2.9.2 汽相軸向沉積法 2.9.3 改進的化學汽相沉積法 2.9.4 等離子體激活化學汽相沉積法 2.9.5 光子晶體光纖制造2.10 光纜 2.10.1 光纜結構 2.10.2 室內光纜 2.10.3 室外光纜2.11 光纜鋪設方法 2.11.1 直埋式鋪設 2.11.2 光纜牽入管道 2.11.3 光纜氣吹鋪設 2.11.4 架空鋪設 2.11.5 海底鋪設 2.11.6 行業(yè)鋪設標準2.12 總結習題習題解答（選）參考文獻第3章 衰減和色散3.1 衰減 3.1.1 衰減單位 3．1．2 吸收損耗 3.1.3 散射損耗 3．1．4 彎曲損耗 3.1.5 纖芯和包層的損耗3.2 光纖中的信號畸變 3.2.1 色散概述 3.2.2 模式時延 3．2．3 色散起因 3.2.4 群時延 3.2.5 材料色散 3.2.6 波導色散 3.2.7 單模光纖中的色散 3.2.8 偏振模色散3.3 單模光纖性能 3.3.1 折射率分布 3.3.2 截止波長 3.3.3 色散計算 3.3.4 模場直徑 3.3.5 彎曲損耗3.4 國際標準 3.4.1 G.651.1建議 3.4.2 G.652建議 3.4.3 G.653建議 3.4.4 G.654建議 3.4.5 G.655建議 3.4.6 G.656建議 3.4.7 G.657建議3.5 特種光纖3.6 多芯光纖3.7 總結習題習題解答（選）參考文獻第4章 光源4.1 半導體物理學基礎 4.1.1 能帶 4.1.2 本征材料和非本征材料 4.1.3 pn結 4.1.4 直接帶隙和間接帶隙 4.1.5 半導體器件的制造4.2 發(fā)光二極管（LED） 4.2.1 LED的結構 4.2.2 光源材料 4.2.3 量子效率和LED的功率 4.2.4 LED的調制4.3 半導體激光器 4.3.1 半導體激光器的模式和閾值條件 4.3.2 半導體激光器的速率方程 4.3.3 外量子效率 4.3.4 諧振頻率 4.3.5 半導體激光器結構和輻射場型分布 4.3.6 單模激光器 4.3.7 半導體激光器的調制 4.3.8 激光器線寬 4.3.9 外調制 4.3.10 溫度特性4.4 光源的線性特性4.5 發(fā)射機封裝4.6 總結習題習題解答（選）參考文獻第5章 光功率發(fā)射和耦合5.1 光源至光纖的功率發(fā)射 5.1.1 光源的輸出分布 5.1.2 功率耦合計算 5.1.3 發(fā)射功率與波長的關系 5.1.4 穩(wěn)態(tài)數(shù)值孔徑5.2 改善耦合的透鏡結構 5.2.1 非成像微球 5.2.2 半導體激光器與光纖的耦合5.3 光纖與光纖的連接 5.3.1 機械對準誤差 5.3.2 光纖相關損耗 5.3.3 光纖端面制備5.4 LED與單模光纖的耦合5.5 光纖接頭 5.5.1 連接方法 5.5.2 單模光纖的連接5.6 光纖連接器 5.6.1 連接器的類型 5.6.2 單模光纖連接器 5.6.3 連接器回波衰減5.7 總結習題習題解答（選）參考文獻第6章 光檢測器6.1 光電二極管的物理原理 6.1.1 pin光電二極管 6.1.2 雪崩光電二極管6.2 光檢測器噪聲 6.2.1 噪聲源 6.2.2 信噪比 6.2.3 噪聲等效功率6.3 檢測器響應時間 6.3.1 耗盡層光電流 6.3.2 響應時間 6.3.3 雙異質結光電二極管6.4 雪崩倍增噪聲6.5 InGaAs APD結構6.6 溫度對雪崩增益的影響6.7 光檢測器比較6.8 總結習題習題解答（選）參考文獻第7章 光接收機7.1 接收機工作的基本原理 7.1.1 數(shù)字信號傳輸 7.1.2 誤碼源 7.1.3 前置放大器7.2 數(shù)字接收機性能 7.2.1 誤碼率 7.2.2 接收機靈敏度 7.2.3 量子極限7.3 眼圖 7.3.1 眼圖的特征 7.3.2 BER和Q因子測量7.4 突發(fā)模式接收機7.5 模擬接收機7.6 總結習題習題解答（選）參考文獻第8章 數(shù)字鏈路8.1 點到點鏈路 8.1.1 傳輸信號格式 8.1.2 系統(tǒng)考慮 8.1.3 鏈路功率預算 8.1.4 展寬時間預算 8.1.5 短波長帶 8.1.6 單模光纖鏈路的損耗限制距離8.2 功率代價 8.2.1 色度色散代價 8.2.2 偏振模色散代價 8.2.3 消光比代價 8.2.4 模式噪聲 8.2.5 模分配噪聲 8.2.6 啁啾 8.2.7 反射噪聲8.3 差錯控制 8.3.1 誤碼檢測概念 8.3.2 線性檢錯碼 8.3.3 多項式碼 8.3.4 前向糾錯8.4 相干檢測 8.4.1 基本概念 8.4.2 零差檢測 8.4.3 外差檢測 8.4.4 誤碼率比較8.5 高級光調制格式 8.5.1 頻譜效率 8.5.2 相移鍵控和IQ調制 8.5.3 差分正交相移鍵控（DQPSK） 8.5.4 正交幅度調制（QAM）8.6 總結習題習題解答（選）參考文獻第9章 模擬鏈路9.1 模擬鏈路概述9.2 載噪比 9.2.1 載波功率 9.2.2 光檢測器和前置放大器的噪聲 9.2.3 相對強度噪聲（RIN) 9.2.4 反射對RIN的影響 9.2.5 極限條件9.3 多信道傳輸技術 9.3.1 多信道幅度調制 9.3.2 多信道頻率調制 9.3.3 副載波復用9.4 光載射頻（ROF） 9.4.1 關鍵鏈路參數(shù) 9.4.2 無雜散動態(tài)范圍9.5 光載鏈路射頻 9.5.1 ROF網(wǎng)絡天線基站 9.5.2 多模光纖鏈路射頻9.6 微波光子學9.7 總結習題習題解答（選）參考文獻第10章 WDM概念和光器件10.1 WDM概述 10.1.1 WDM的工作原理 10.1.2 WDM標準10.2 無源光耦合器 10.2.1 2×2光纖耦合器 10.2.2 散射矩陣表示法 10.2.3 2×2波導耦合器 10.2.4 星形耦合器 10.2.5 馬赫曾德爾干涉復用器10.3 隔離器和環(huán)形器 10.3.1 光隔離器 10.3.2 光環(huán)形器10.4 光纖光柵濾波器 10.4.1 光柵基礎 10.4.2 光纖布拉格光柵 10.4.3 FBG的應用10.5 介質薄膜濾波器 10.5.1 標準具理論 10.5.2 TFF的應用10.6 基于相位陣列的WDM器件10.7 衍射光柵10.8 有源光器件 10.8.1 MEMS技術 10.8.2 可變光衰減器 10.8.3 可調諧光濾波器 10.8.4 動態(tài)增益均衡器 10.8.5 光分插復用器 10.8.6 偏振控制器 10.8.7 色度色散補償器10.9 可調諧光源10.10 總結習題習題解答（選）參考文獻第11章 光放大器11.1 光放大器