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目录1

第1章 WDM超长距离光传输系统1

1.1 概述1

1.2 当前发展状况2

1.3 发展历程与关键技术6

1.3.1 非线性光纤光学效应的影响与新型光纤的问世6

1.3.2 群速度色散与偏振模色散的积累和补偿技术的应用8

1.3.3 宽带宽低噪声光放大的需求和分布式光纤拉曼放大器的采用9

1.3.4 新型调制码型的采用与WDM超长距离传输性能进一步的提高10

1.3.5 信号均衡接收处理11

1.3.6 前向纠错编码的应用11

1.3.7 未来的发展道路13

1.4 WDM长距离传输系统及其研究和分析方法15

1.4.1 系统组成15

1.4.2 系统分类18

1.4.3 系统研究方法18

本章参考文献21

2.1 光放大技术的概述28

2.1.1 光放大器的分类28

第2章 超长距离传输系统中的光放大技术28

2.1.2 光放大器的发展历程30

2.1.3 超长距离WDM传输系统对放大器的要求31

2.2 EDFA放大器38

2.2.1 工作原理38

2.2.2 放大器模型和基本数学描述40

2.2.3 性能参数及其影响因素44

2.2.4 实用放大器考虑47

2.3.1 工作原理51

2.3 光纤拉曼放大器51

2.3.2 特点54

2.3.3 数学模型54

2.3.4 FRA的性能参数及变化规律57

2.3.5 实用放大器考虑59

2.3.6 放大器的应用69

2.3.7 放大器的优化设计71

2.4 其他放大器79

2.4.1 半导体光放大器（SOA或SLA）79

2.4.2 参量放大器85

2.5.1 混合放大92

2.5 光放大器在超长距离传输系统中的应用92

2.5.2 宽带放大93

2.6 总结96

本章参考文献96

第3章 超长传输中色度色散的补偿及管理110

3.1 色度色散的产生110

3.1.1 色散的物理机理110

3.1.2 材料色散的脉冲展宽111

3.1.3 波导色散的脉冲展宽112

3.2 色度色散对信号传输的影响113

3.2.1 群速度色散的影响114

3.2.2 三阶色散的影响117

3.3 色度色散的补偿120

3.3.1 固定色散补偿120

3.3.2 可调色散补偿127

3.4 色散斜率补偿132

3.4.1 基于DCF的固定斜率补偿133

3.4.2 用于固定斜率补偿的FBGs133

3.5.1 色散管理的基本原理134

3.5 色散管理134

3.4.4 基于FBG的可调斜率补偿134

3.4.3 虚拟成像相位阵列（VIPA）斜率匹配134

3.5.2 10Gbit/s WDM系统的色散管理137

3.5.3 40Gbit/s WDM系统的色散管理139

本章参考文献142

第4章 超长传输中PMD的影响及其补偿148

4.1 PMD的产生机理148

4.1.1 光的偏振态的表示方法148

4.1.2 光的双折射152

4.1.3 模式耦合154

4.2 PMD的基本理论155

4.2.1 主偏振态（PSP）理论及差分群时延的定义（PSP带宽）155

4.2.2 PMD矢量157

4.2.3 高阶PMD158

4.2.4 PMD动态方程158

4.2.5 PMD级联规则159

4.3 PMD的统计特性及仿真161

4.3.1 一阶和二阶PMD的统计规律161

4.3.2 PMD的相关性164

4.3.3 PMD的数值仿真165

4.4 PMD对系统的影响168

4.4.1 一阶PMD功率代价168

4.4.2 系统出界概率169

4.4.3 二阶PMD的影响170

4.4.4 DWDM系统中的PMD172

4.5 PMD的补偿174

4.5.1 PMD补偿的意义及分类174

4.5.2 光域补偿技术174

4.5.3 电域补偿179

4.5.4 其他技术180

本章参考文献180

第5章 光纤非线性效应对超长传输的影响183

5.1 非线性效应产生机理183

5.1.1 线性光学和非线性光学183

5.1.2 光纤中各种非线性效应的产生机理185

5.1.3 光纤中非线性效应的重要性187

5.2 光纤非线性效应数学模型与仿真188

5.2.1 从Maxwell方程组到非线性脉冲传输方程188

5.2.2 自相位调制192

5.2.3 交叉相位调制196

5.2.4 四波混频201

5.2.5 受激喇曼散射203

5.2.6 受激布里渊散射208

5.3 各种非线性效应对超长距离传输系统的影响211

5.3.1 SPM的影响212

5.3.2 XPM的影响214

5.3.3 FWM的影响215

5.3.5 受激布里渊散射的影响217

5.3.4 受激喇曼散射的影响217

本章参考文献218

第6章 超长传输系统中的新型调制格式219

6.1 新型光调制格式介绍219

6.1.1 光调制219

6.1.2 新型光调制格式220

6.2 新型调制格式的关键器件221

6.2.1 马赫-曾德尔调制器221

6.2.2 电吸收调制器224

6.3 基于强度调制原理的新型调制格式224

6.3.1 RZ、CSRZ和SSB调制格式225

6.3.2 双二进制调制格式232

6.3.3 相位整形二进制传输调制格式236

6.4 基于相位调制原理的新型调制格式239

6.4.1 差分移相键控调制格式239

6.4.2 差分正交相移键控调制格式245

6.4.3 八级相移键控调制格式248

6.5 基于偏振调制原理的新型调制格式249

6.5.1 双二进制偏振位移键控调制格式250

6.5.2 比特间插偏振调制格式250

本章参考文献251

第7章 超长传输系统中的信号接收与处理技术260

7.1 概述260

7.2 IM-DD系统的光接收机的模型与优化设计261

7.2.1 接收机的组成结构261

7.2.2 IM-DD的WDM超长传输系统中光接收机的噪声分析263

7.2.3 光接收机的误码率计算269

7.3 均衡技术274

7.3.1 光传输系统中的损伤因素275

7.3.2 符号间干扰的产生和均衡原理275

7.3.3 光传输系统中的均衡接收模型278

7.3.4 均衡技术及其分类280

7.3.5 线性均衡281

7.3.6 判决反馈均衡287

7.3.7 非线性消除289

7.3.8 最大似然序列估计291

7.3.9 均衡技术的应用296

7.3.10 小结298

7.4 纠错编码技术298

7.4.1 背景介绍298

7.4.2 纠错编码分类简介300

7.4.3 WDM传输系统中对纠错编码的要求303

7.4.4 常用的纠错编码方案305

本章参考文献314

附录A 部分超长距离传输系统相关表格318

附录B 窄带带通信号的数学表示327

附录C Volterra级数与非线性系统330

附录D 原子光谱标记介绍334

缩略语336

索引表341