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、光通信新技术等。本书内容全面,讲解深入浅出,实践性与理论性相结合,是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。

第1章 绪论
1.1 光纤通信的概念
1.1.1 什么是光纤通信
1.1.2 光纤通信中光的作用及特性
1.1.3 光纤通信的优势
1.2 光纤通信系统的基本单元
1.2.1 光发射机
1.2.2 光纤
1.2.3 光接收机
1.2.4 光放大器
1.3 光纤通信的基本问题
1.3.1 衰减
1.3.2 色散
1.3.3 非线性效应
1.4 光纤通信系统的主要性能指标
1.4.1 比特率和带宽
1.4.2 传输距离
1.4.3 通信容量
1.5 光纤通信技术的回顾和展望
1.5.1 回顾
1.5.2 趋势
本章小结
习题
第2章 光纤
2.1 光纤结构
2.1.1 阶跃折射率光纤
2.1.2 渐变折射率光纤
2.2 光纤传输原理
2.2.1 几何光学分析法
2.2.2 波动方程分析法
2.3 单模光纤
2.3.1 单模传输条件及模场分布
2.3.2 单模光纤的衰减
2.3.3 单模光纤的色散与带宽
2.3.4 色散补偿方案
2.3.5 单模光纤的非线性效应
2.4 多模光纤
2.4.1 多模光纤的衰减
2.4.2 多模光纤的色散
2.4.3 多模光纤的带宽
2.5 光纤使用特性和产品介绍
2.5.1 光纤制作工艺
2.5.2 光纤的使用特性
2.5.3 光纤产品介绍
2.5.4 光纤的型号
本章小结
习题
第3章 光源和光发射机
3.1 激光二极管
3.1.1 工作原理
3.1.2 LD的性质
3.1.3 LD的类型
3.1.4 LD组件及其技术指标
3.2 发光二极管
3.2.1 LED结构
3.2.2 LED特性
3.2.3 LED与光纤的耦合
3.2.4 LED的技术参数
3.3 光发射机
3.3.1 模拟光发射机
3.3.2 数字光发射机
3.4 外调制器
3.4.1 外调制器特点和类型
3.4.2 外调制器工作原理
3.4.3 外调制器技术指标
本章小结
习题
第4章 光检测器和光接收机
4.1 光检测器的工作原理
4.1.1 PIN光检测器
……
第5章 光网络器件
第6章 光纤通信系统的设计
第7章 光缆线路的施工和测试
第8章 波分复用技术
第9章 光纤网络
第10章 光通信新技术
参考文献

第6章 光纤通信系统的设计
在前面几章中,已经学习了光纤通信系统中基本元器件的功能,从光源、光检测器、光放大器等有源器件到连接器、隔离器等无源器件。在这章里将讨论如何将这些器件通过光纤组合形成具有完整通信功能的系统。
光纤通信系统就其拓扑而言是多种多样的,有星形结构、环形结构、总线结构和树形结构等,其中*简单的是点到点传输结构。从其应用来看,分光同步传输网、光纤用户网、复用技术、高速光纤通信系统、光孤子通信和光纤通信在计算机网络中的应用等。从其地位来看,又有骨干网、城域网、局域网等。不同的应用环境和传输体系,对光纤通信系统设计的要求是不一样的,这里只研究简单系统的设计,即点到点传输的光纤通信系统。内容包括设计原则、数字和模拟通信系统的设计,*后给出了设计实例,以期读者对光纤通信方面的知识有全面了解。
6.1 设计原则
6.1.1 工程设计与系统设计
光纤通信系统的设计包括两方面的内容:工程设计和系统设计。
工程设计的主要任务是工程建设中的详细经费预算,设备、线路的具体工程安装细节。主要内容包括对近期及远期通信业务量的预测;光缆线路路由的选择及确定;光缆线路敷设方式的选择;光缆接续及接头保护措施;光缆线路的防护要求;中继站站址的选择及建筑方式;光缆线路施工中的注意事项。设计过程大致可分为:项目的提出和可行性研究;设计任务书的下达;工程技术人员的现场勘察;初步设计;施工图设计;设计文件的会审:对施工现场的技术指导及对客户的回访等。
系统设计要遵循建议规范,采用较为先进成熟的技术,综合考虑系统经济成本,合理选用器件和设备,明确系统的全部技术参数,完成实用系统的合成。
6.1.2 系统设计的内容
光纤通信系统的设计涉及到许多相互关联的变量,如光纤、光源和光检测器的工作特性、系统结构和传输体制等。
例如,目前在骨干网和城域网中普遍选择同步数字序列(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)作为系统制式,在设计SDH体制的光纤通信系统时,首先要掌握其标准和规范,SDH的传输速率分为155.52Mb/s(STM-1)、622.08Mb/s(STM-4)、2.5Gb/s(STM-16)和10Gb/s(STM-64)等四个级别。ITU-T对每个级别(STM-64正在研究中)所使用的工作波长范围、光纤通道特性、光发射机和接收机的特性都做了规定,并对其应用给出了分类代码,表6.1给出了STM-1标准光接口的主要指标,其中应用分类代码中的符号I表示距离不超过2km的局内应用,S表示距离在15km的局问短距离应用,L表示距离在40~80km的局间长距离应用,符号后的数字表示STM的速率等级和工作波长(1310nm)。
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