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第1章 绪论1

1.1 光纤通信概述1

1.1.1 光纤通信的基本概念1

1.1.2 光纤的发现1

1.1.3 光纤通信发展历程2

1.2 光纤通信系统的主要特点4

1.3 光纤通信系统简介6

1.4 光纤通信系统的分类8

1.5 光纤通信系统的应用9

1.6 光纤通信技术发展现状及展望9

思考和练习题15

第2章 光纤光缆技术17

2.1 光纤的基本概念17

2.1.1 光纤的结构17

2.1.2 光纤的分类19

2.2 光在光纤中的传输原理20

2.2.1 平面波在两种介质交界面的反射与折射20

2.2.2 光纤的射线理论分析23

2.2.3 光纤传输的波动理论27

2.3 光纤传输特性38

2.3.1 光纤的损耗特性38

2.3.2 光纤的色散特性39

2.3.3 光纤的其他特性44

2.3.4 光纤的国际标准47

2.4 光缆49

2.4.1 光缆结构49

2.4.2 光缆分类51

2.4.3 光缆型号和命名51

思考和练习题54

第3章 光源与光发射系统56

3.1 半导体材料中的光电效应56

3.1.1 能级与能带56

3.1.2 光与物质的三种作用58

3.1.3 激光器的一般工作原理60

3.2 半导体激光器63

3.2.1 半导体激光器工作原理63

3.2.2 F-P腔半导体激光器结构和分类66

3.2.3 半导体激光器特性68

3.3 半导体发光二极管70

3.3.1 半导体发光二极管工作原理70

3.3.2 半导体发光二极管结构和分类71

3.3.3 半导体发光二极管特性72

3.4 新型半导体激光器73

3.4.1 分布反馈式激光器73

3.4.2 耦合腔半导体激光器75

3.4.3 量子阱激光器（MQW）75

3.5 光源的调制76

3.5.1 光源的直接调制77

3.5.2 光源的间接调制84

3.6 光发射机86

3.6.1 对光发射机的要求86

3.6.2 光发射机的组成87

思考和练习题92

第4章 光探测器与光接收系统93

4.1 光探测器93

4.1.1 半导体PN结的光电效应93

4.1.2 PIN光电二极管95

4.1.3 雪崩光电二极管（APD）97

4.2 光接收机99

4.2.1 光接收机的组成99

4.2.2 光接收机的噪声102

4.2.3 光接收机的主要性能指标106

思考和练习题110

第5章 光纤通信中的光无源器件112

5.1 光纤连接器112

5.1.1 光纤连接器的组成113

5.1.2 光纤连接器的性能114

5.1.3 常用的光纤连接器115

5.2 光纤耦合器116

5.2.1 光纤耦合器的类型116

5.2.2 光纤耦合器的结构117

5.2.3 光纤耦合器的特性参数119

5.3 光调制器121

5.3.1 电光效应121

5.3.2 MZ干涉型光调制器123

5.4 光开关124

5.4.1 光开关的分类124

5.4.2 光开关的特性参数126

5.5 光纤光栅127

5.5.1 光纤光栅的分类128

5.5.2 布拉格光纤光栅129

5.6 光衰减器131

5.6.1 光衰减器的分类与工作原理131

5.6.2 光衰减器的特性参数132

5.7 光隔离器133

5.7.1 偏振相关型光隔离器133

5.7.2 偏振无关型光隔离器134

5.8 光环行器135

5.8.1 光环行器的结构135

5.8.2 光环行器的特性参数135

思考和练习题136

第6章 光纤通信中的光放大器137

6.1 光放大器137

6.1.1 光放大器的概念137

6.1.2 光放大器的分类138

6.1.3 光放大器的主要指标139

6.2 半导体激光放大器（SOA）141

6.2.1 SOA的工作原理141

6.2.2 SOA的特性142

6.3 掺铒光纤放大器（EDFA）144

6.3.1 EDFA的工作原理144

6.3.2 EDFA的结构146

6.3.3 EDFA的主要指标147

6.3.4 EDFA的特点149

6.4 光纤拉曼放大器（FRA）149

6.4.1 FRA的工作原理150

6.4.2 FRA的结构和特点151

6.5 光放大器的应用153

6.5.1 掺铒光纤放大器EDFA的应用153

6.5.2 拉曼放大器的应用153

思考和练习题155

第7章 光纤通信系统156

7.1 光纤通信系统的基本概念156

7.1.1 光纤通信系统的组成156

7.1.2 光纤通信系统的分类157

7.2 数字光纤通信系统157

7.2.1 数字光纤通信系统的特点157

7.2.2 数字光纤通信系统的线路码型158

7.2.3 数字光纤通信系统特性指标与设计160

7.2.4 数字光纤通信系统的应用170

7.3 模拟光纤通信系统178

7.3.1 模拟光纤通信系统的概念178

7.3.2 直接光强调制传输系统178

7.3.3 副载波光纤传输系统181

7.3.4 模拟光纤通信系统的应用183

思考和练习题184

第8章 高速光纤通信技术186

8.1 高速光纤通信系统的概念186

8.2 高速光纤通信系统面临的挑战188

8.3 高速光纤通信系统的关键技术192

8.3.1 高速光纤技术192

8.3.2 高速光器件技术196

8.3.3 前向纠错编码（FEC）技术200

8.4 高速光纤通信系统的应用举例202

思考和练习题204

第9章 光纤通信复用技术205

9.1 光纤通信复用技术的概念205

9.1.1 光时分复用（OTDM）技术205

9.1.2 光码分复用（OCDM）技术208

9.1.3 光波分复用（WDM）技术210

9.1.4 光频分复用（OFDM）技术211

9.1.5 光空分复用（OSDM）技术211

9.1.6 光副载波复用（OSCM）技术212

9.2 光波分复用技术212

9.2.1 光波分复用原理213

9.2.2 光波分复用技术的主要特点213

9.2.3 WDM系统的分类214

9.3 密集光波分复用（DWDM）系统215

9.3.1 DWDM系统构成215

9.3.2 DWDM系统的关键技术218

9.3.3 DWDM复用器222

9.3.4 光波长转换器（OTU）230

9.4 光波分复用系统的应用举例231

思考和练习题234

第10章 光纤接入网技术235

10.1 光纤接入网技术的概念235

10.1.1 接入网的基本概念235

10.1.2 光纤接入网的概念238

10.1.3 光纤接入网技术的分类242

10.2 EPON光纤接入网243

10.2.1 EPON光纤接入网的原理243

10.2.2 EPON光纤接入网的关键技术246

10.3 GPON光纤接入网250

10.3.1 GPON光纤接入网的原理251

10.3.2 GPON光纤接入网的关键技术253

10.4 光纤接入网的应用举例256

思考和练习题258

第11章 光纤通信新技术259

11.1 新型光纤技术259

11.1.1 光纤的非线性效应259

11.1.2 光的双折射和偏振263

11.1.3 光纤孤子264

11.1.4 光孤子通信266

11.2 全光光纤通信技术270

11.2.1 全光光纤通信技术的概念、网络结构和特点270

11.2.2 全光光纤通信的关键技术272

11.3 相干光通信278

11.3.1 相干光通信的基本原理278

11.3.2 相干光通信系统的组成279

11.3.3 相干光通信的优点280

11.3.4 相干光通信的关键技术281

思考和练习题282

参考文献283