本书为教育部“十二五”普通高等教育本科*规划教材;也是“十三五”江苏省高等学校**教材(编号:2018-1-033)本书系统介绍了光纤通信系统的概念、光纤的传输特性、光源和光检测器的工作原理及工作特性、有源和无源光网络器件的工作原理及应用、光纤通信系统的设计、光缆线路的施工和测试、波分复用、光纤网络、光通信新技术,以及光纤传感器。本书内容全面,讲解深入浅出,实践性与理论性相结合,可作为高等学校电子信息类专业本科生、研究生的教材,也可供相关专业技术人员参考。

目 录 第1章 绪论(1) 1.1 光纤通信的概念(1) 1.1.1 什么是光纤通信(1) 1.1.2 光纤通信中光的作用及特性(2) 1.1.3 光纤通信的优势(4) 1.2 光纤通信系统的基本单元(6) 1.2.1 光发射机(6) 1.2.2 光纤(9) 1.2.3 光接收机(10) 1.2.4 光放大器(12) 1.3 光纤通信的基本问题(13) 1.3.1 衰减(13) 1.3.2 色散(15) 1.3.3 非线性效应(18) 1.4 光纤通信系统的主要性能指标(18) 1.4.1 比特率和带宽(18) 1.4.2 传输距离(20) 1.4.3 通信容量(21) 1.5 光纤通信技术的回顾和展望(21) 1.5.1 回顾(21) 1.5.2 趋势(22) 本章小结(24) 习题(24) 第2章 光纤(26) 2.1 光纤结构(26) 2.1.1 阶跃折射率光纤(26) 2.1.2 渐变折射率光纤(27) 2.2 光纤传输原理(28) 2.2.1 几何光学分析法(28) 2.2.2 波动方程分析法(31) 2.3 单模光纤(42) 2.3.1 单模传输条件及模场分布(42) 2.3.2 单模光纤的衰减(44) 2.3.3 单模光纤的色散与带宽(44) 2.3.4 色散补偿方案(47) 2.3.5 单模光纤的非线性效应(48) 2.4 多模光纤(52) 2.4.1 多模光纤的衰减(53) 2.4.2 多模光纤的色散(53) 2.4.3 多模光纤的带宽(54) 2.5 光纤使用特性和产品介绍(54) 2.5.1 光纤制作工艺(54) 2.5.2 光纤的使用特性(56) 2.5.3 光纤产品介绍(58) 2.5.4 光纤的型号(60) 本章小结(61) 习题(61) 第3章 光源和光发射机(63) 3.1 激光二极管(63) 3.1.1 工作原理(63) 3.1.2 LD的性质(67) 3.1.3 LD的类型(70) 3.1.4 LD组件及其技术指标(72) 3.2 发光二极管(73) 3.2.1 LED结构(73) 3.2.2 LED特性(75) 3.2.3 LED与光纤的耦合(77) 3.2.4 LED的技术参数(78) 3.3 光发射机(79) 3.3.1 模拟光发射机(79) 3.3.2 数字光发射机(79) 3.4 外调制器(81) 3.4.1 外调制器特点和类型(81) 3.4.2 外调制器工作原理(83) 3.4.3 外调制器技术指标(83) 本章小结(84) 习题(85) 第4章 光检测器和光接收机(86) 4.1 光检测器的工作原理(86) 4.1.1 PIN光检测器(86) 4.1.2 APD光检测器(87) 4.2 光检测器的特性参数(88) 4.2.1 光检测器性能参数(88) 4.2.2 光检测器的噪声(90) 4.2.3 光检测器产品介绍(92) 4.3 光接收机(93) 4.3.1 光接收机的组成(93) 4.3.2 光接收机的技术指标(95) 4.4 光收发合一模块(99) 本章小结(100) 习题(100) 第5章 光网络器件(102) 5.1 光放大器(102) 5.1.1 概述(102) 5.1.2 半导体光放大器(105) 5.1.3 掺杂光纤放大器(107) 5.1.4 拉曼光纤放大器(113) 5.1.5 光放大器的应用(115) 5.2 无源器件(116) 5.2.1 耦合器(117) 5.2.2 滤波器(119) 5.2.3 隔离器(122) 5.2.4 环形器(123) 5.2.5 衰减器(124) 5.2.6 连接器(125) 5.2.7 光开关(127) 本章小结(129) 习题(129) 第6章 光纤通信系统的设计(130) 6.1 设计原则(130) 6.1.1 工程设计与系统设计(130) 6.1.2 系统设计的内容(131) 6.1.3 系统设计的方法(132) 6.2 数字传输系统的设计(134) 6.2.1 技术考虑(134) 6.2.2 光通道功率代价、损耗及色散预算(135) 6.3 模拟传输系统的设计(138) 6.3.1 系统组成及其评价(138) 6.3.2 光放大器对系统性能的影响(141) 6.4 光纤系统实例(142) 6.4.1 设备互联方案(142) 6.4.2 数据/视频光端机在闭路监控系统中的应用(142) 6.4.3 多通道业务光端机的应用(144) 本章小结(145) 习题(145) 第7章 光缆线路的施工和测试(147) 7.1 光缆(147) 7.1.1 光缆的结构与类型(147) 7.1.2 光缆的技术规范(149) 7.2 光缆施工(151) 7.2.1 施工准备工作(151) 7.2.2 室外光缆敷设(152) 7.2.3 室内光缆敷设(155) 7.2.4 光缆接续与成端(155) 7.3 常用仪器(157) 7.3.1 光时域反射仪(157) 7.3.2 光谱分析仪(159) 7.3.3 光纤熔接机(162) 7.3.4 光源与光功率计(162) 7.4 测试和故障检修(163) 7.4.1 光特性测试(164) 7.4.2 电特性测试(164) 7.4.3 故障检修(165) 7.5 光缆工程实例(166) 7.5.1 工程概况(166) 7.5.2 设计规范(166) 7.5.3 技术要求(166) 7.5.4 设计方案(167) 7.5.5 施工图设计(167) 7.5.6 材料表(167) 7.6 测试资料(168) 本章小结(171) 习题(171) 第8章 波分复用技术(172) 8.1 WDM工作原理(172) 8.1.1 WDM概念(172) 8.1.2 WDM?pDWDM与CWDM(173) 8.2 WDM系统的基本组成(175) 8.3 WDM系统中的关键器件(175) 8.3.1 WDM系统中的光源(175) 8.3.2 WDM系统中的接收机(179) 8.3.3 WDM系统中的光放大器(180) 8.3.4 WDM系统中的波分复用器/解复用器(183) 8.3.5 WDM系统中的光纤(191) 8.4 波分复用系统规范(194) 8.4.1 光波长的分配(194) 8.4.2 光接口规范(194) 8.5 设备实例(195) 本章小结(196) 习题(196) 第9章 光纤网络(198) 9.1 光纤网络概述(198) 9.1.1 网络历史回顾(198) 9.1.2 光纤网络基本知识(200) 9.2 基于光纤系统的三大网络(204) 9.2.1 光纤计算机网(204) 9.2.2 光纤电话网(210) 9.2.3 光纤有线电视网(211) 9.3 光纤网络传输体制(213) 9.3.1 SDH/SONET(213) 9.3.2 ATM(219) 9.4 光交换技术(222) 9.4.1 光交换概述(222) 9.4.2 光分组交换(OPS)(224) 9.4.3 自动交换光网络(226) 9.5 光传送网(230) 9.5.1 光传送网的分层结构(231) 9.5.2 光传送网(OTN)的网络节点(231) 9.5.3 可重构的OADM—ROADM(234) 9.6 光纤接入网(234) 9.6.1 光纤接入网的形式和业务类型(235) 9.6.2 无源光网络(PON)(236) 本章小结(238) 习题(238) 第10章 光通信新技术(239) 10.1 相干光通信(239) 10.1.1 相干检测原理(239) 10.1.2 调制与解调(240) 10.1.3 接收灵敏度(241) 10.1.4 相干光通信的关键技术(241) 10.1.5 相干光通信的优点及其应用(242) 10.2 光孤子通信(243) 10.2.1 光孤子通信的基本原理(243) 10.2.2 光孤子通信系统(244) 10.3 光时分复用(246) 10.3.1 光时分复用原理(246) 10.3.2 光时分复用的关键技术(248) 10.3.3 光时分复用的特点(248) 10.4 光码分多址(249) 10.4.1 光码分多址的基本原理(249) 10.4.2 光码分多址的关键技术(250) 10.4.3 光码分多址的特点(251) 10.5 自由空间光通信(251) 10.5.1 概述(251) 10.5.2 系统组成及工作原理(252) 10.5.3 系统关键技术(253) 10.5.4 设备实例(254) 本章小结(254) 习题(254) 第11章 光纤传感技术(255) 11.1 光纤传感技术概述(255) 11.2 光纤传感器的基本构成(255) 11.3 光纤传感器的分类方法(256) 11.4 光纤传感器工作原理(258) 11.4.1 点式传感器(258) 11.4.2 准分布式光纤光栅传感器(259) 11.4.3 全分布式光纤传感系统(260) 本章小结(268) 习题(268) 参考文献(269)