光纤通信原理 (2010 年度畅销榜NO.44765 )

本书主要介绍了光纤通信的发展；光纤的组成、导光原理，光纤光缆的损耗特性、色散特性；常用无源光器件的原理、结构和特性；光源的种类、结构、工作原理，光发送机的组成及特性；光电探测器及光接收电路的工作原理和特性指标；光放大器的工作原理、特性指标；常用光复用技术；模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统的构成、性能和系统设计；最后还介绍了相干光通信、光孤子通信和全光网络等光通信新技术。\r\n\r\n　　本书是作者们多年教学和研究的总结，力求内容新颖，难易适度，深入浅出。避免了大篇幅深奥理论推导，注重理论性与实用性的结合。\r\n\r\n　　本书为高等学校通信类专业的本科和专科生教材，也可作为从事光纤通信科研、生产、管理人员的培训教材或相关科技人员的参考用书。 \r\n
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第一章　概述 \r\n\r\n 1.1　光纤通信的发展与现状 \r\n\r\n 1.1.1　早期的光通信 \r\n\r\n 1.1.2　光纤通信 \r\n\r\n 1.2　光纤通信的主要特性 \r\n\r\n 1.2.1　光纤通信的优点 \r\n\r\n 1.2.2　光纤通信的缺点 \r\n\r\n 1.3　光纤通信系统的组成和分类 \r\n\r\n 1.3.1　光纤通信系统的组成 \r\n\r\n 1.3.2　光纤通信系统的分类 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第二章　光纤和光缆 \r\n\r\n 2.1　光纤的结构与类型 \r\n\r\n 2.1.1　光纤的结构 \r\n\r\n 2.1.2　光纤的类型 \r\n\r\n 2.2　光纤的射线理论分析 \r\n\r\n 2.2.1　基本光学定义和定律 \r\n\r\n 2.2.2　光纤中光的传播 \r\n\r\n 2.2.3　光纤中的模式传输 \r\n\r\n 2.2.4　多模光纤与单模光纤 \r\n\r\n 2.3　均匀光纤的波动理论分析 \r\n\r\n 2.3.1　平面波在理想介质中的传播 \r\n\r\n 2.3.2　阶跃光纤的波动理论 \r\n\r\n 2.4　光缆 \r\n\r\n 2.4.1　光缆的典型结构 \r\n\r\n 2.4.2　光缆的种类与型号 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第三章　光纤的传输特性 \r\n\r\n 3.1　光纤的损耗特性 \r\n\r\n 3.1.1　吸收损耗 \r\n\r\n 3.1.2　散射损耗 \r\n\r\n 3.1.3　弯曲损耗 \r\n\r\n 3.1.4　光纤损耗系数 \r\n\r\n 3.2　光纤的色散特性 \r\n\r\n 3.2.1　色散的概念 \r\n\r\n 3.2.2　模式色散 \r\n\r\n 3.2.3　材料色散 \r\n\r\n 3.2.4　波导色散 \r\n\r\n 3.2.5　极化色散 \r\n\r\n 3.2.6　总色散 \r\n\r\n 3.2.7　光纤的色散和带宽对通信容量的影响 \r\n\r\n 3.3　成缆对光纤特性的影响 \r\n\r\n 3.3.1　光缆特性 \r\n\r\n 3.3.2　成缆对光纤特性的影响 \r\n\r\n 3.4　典型光纤参数 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第四章　常用光无源器件 \r\n\r\n 4.1　光纤连接器 \r\n\r\n 4.1.1　光纤连接器的结构与种类 \r\n\r\n 4.1.2　光纤连接器特性 \r\n\r\n 4.2　光纤耦合器 \r\n\r\n 4.2.1　光纤耦合器的结构与原理 \r\n\r\n 4.2.2　光纤耦合器的特性 \r\n\r\n 4.3　波分复用/解复用器 \r\n\r\n 4.3.1　波分复用/解复用器的原理与分类 \r\n\r\n 4.3.2　波分复用/解复用器的特性 \r\n\r\n 4.4　光开关 \r\n\r\n 4.4.1　光开关的种类 \r\n\r\n 4.4.2　光开关的特性参数 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第五章　光源与光发送机 \r\n\r\n 5.1　半导体光源的物理基础 \r\n\r\n 5.1.1　孤立原子的能级和半导体的能带 \r\n\r\n 5.1.2　光与物质的相互作用 \r\n\r\n 5.1.3　粒子数反转分布状态 \r\n\r\n 5.2　半导体光源的工作原理 \r\n\r\n 5.2.1　发光二极管的工作原理 \r\n\r\n 5.2.2　激光二极管的工作原理 \r\n\r\n 5.3　光源的工作特性 \r\n\r\n 5.3.1　LED的工作特性 \r\n\r\n 5.3.2　LD的工作特性 \r\n\r\n 5.3.3　光源的主要技术指标及简易检测 \r\n\r\n 5.4　光发送机 \r\n\r\n 5.4.1　光调制原理 \r\n\r\n 5.4.2　光发送机的构成及指标 \r\n\r\n 5.5　驱动电路和辅助电路 \r\n\r\n 5.5.1　驱动电路 \r\n\r\n 5.5.2　辅助电路 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第六章　光电检测器与光接收机 \r\n\r\n 6.1　光电检测器 \r\n\r\n 6.1.1　PIN光电二极管 \r\n\r\n 6.1.2　雪崩光电二极管 \r\n\r\n 6.2　光电检测器的特性指标 \r\n\r\n 6.2.1　光电检测器的工作特性 \r\n\r\n 6.2.2　光电检测器的典型指标及简易检测 \r\n\r\n 6.3　光接收机 \r\n\r\n 6.3.1　光解调原理 \r\n\r\n 6.3.2　光接收机的构成与指标 \r\n\r\n 6.4　光接收机的噪声 \r\n\r\n 6.4.1　光接收机的噪声源 \r\n\r\n 6.4.2　光接收机的信噪比 \r\n\r\n 6.5　光接收机的灵敏度 \r\n\r\n 6.5.1　数字光接收机的误码率 \r\n\r\n 6.5.2　光接收机的灵敏度极限 \r\n\r\n 6.5.3　实际光接收机的灵敏度 \r\n\r\n 6.5.4　影响光接收机灵敏度的主要因素 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第七章　光放大器 \r\n\r\n 7.1　光放大器概述 \r\n\r\n 7.1.1　光放大器在现代光纤通信系统中的应用 \r\n\r\n 7.1.2　光放大器的发展史 \r\n\r\n 7.1.3　光放大器的分类 \r\n\r\n 7.1.4　光纤放大器的重要指标 \r\n\r\n 7.2　掺铒光纤放大器 \r\n\r\n 7.2.1　掺铒光纤放大器的工作原理 \r\n\r\n 7.2.2　掺铒光纤放大器的结构 \r\n\r\n 7.2.3　EDFA的重要指标 \r\n\r\n 7.2.4　掺铒光纤放大器的系统应用 \r\n\r\n 7.2.5　掺铒光纤放大器的优缺点 \r\n\r\n 7.3　光纤喇曼放大器 \r\n\r\n 7.3.1　光纤喇曼放大器的工作原理 \r\n\r\n 7.3.2　光纤喇曼放大器的结构 \r\n\r\n 7.3.3　光纤喇曼放大器的性能 \r\n\r\n 7.3.4　光纤喇曼放大器的系统应用 \r\n\r\n 7.3.5　光纤喇曼放大器的优缺点 \r\n\r\n 7.4　其他光放大器 \r\n\r\n 7.4.1　光纤布里渊放大器 \r\n\r\n 7.4.2　半导体光放大器 \r\n\r\n 7.4.3　掺铒波导光放大器 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第八章　光复用技术 \r\n\r\n 8.1　光复用技术的基本概念 \r\n\r\n 8.2　光时分复用技术 \r\n\r\n 8.2.1　比特交错光时分复用 \r\n\r\n 8.2.2　分组交错光时分复用 \r\n\r\n 8.3　密集波分复用技术 \r\n\r\n 8.3.1　WDM系统基本类型 \r\n\r\n 8.3.2　WDM系统基本结构与工作原理 \r\n\r\n 8.4　密集波分复用系统的非线性串扰 \r\n\r\n 8.4.1　受激喇曼散射串扰 \r\n\r\n 8.4.2　受激布里渊散射串扰 \r\n\r\n 8.4.3　自相位调制和交叉相位调制 \r\n\r\n 8.4.4　四波混频 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第九章　光纤通信系统设计 \r\n\r\n 9.1　概述 \r\n\r\n 9.2　模拟光纤通信系统 \r\n\r\n 9.2.1　系统主要性能指标 \r\n\r\n 9.2.2　传输距离设计 \r\n\r\n 9.3　数字光纤通信系统 \r\n\r\n 9.3.1　主要性能指标 \r\n\r\n 9.3.2　系统设计 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 第十章　光纤通信新技术 \r\n\r\n 10.1　相干光通信 \r\n\r\n 10.1.1　相干光通信技术基本原理及发展 \r\n\r\n 10.1.2　相干光通信关键技术 \r\n\r\n 10.2　光孤子通信技术 \r\n\r\n 10.2.1　光孤子通信技术的基本原理 \r\n\r\n 10.2.2　光孤子通信技术的新进展 \r\n\r\n 10.3　全光通信网 \r\n\r\n 10.3.1　全光网概述 \r\n\r\n 10.3.2　全光网关键技术 \r\n\r\n 小结 \r\n\r\n 复习思考题 \r\n\r\n 附录　英文缩写对照表 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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30多年来光纤通信飞速发展, 光纤通信新技术层出不穷, 前两年还是作为新技术介绍的光放大器. 密集波分复用技术等, 目前已经大量投入使用, 使光纤通信逐步进入了以光孤子为标志的第五代光波通信系统, 并且可以预言, 实现全光网络指日可待. 光纤通信新技术的发展. 新器件的使用使光纤通信系统无中继距离极大地延伸, 光纤的巨大带宽容量得到了进一步的利用, 同时也引入了一些诸如光纤非线性. 光纤色散补偿. 光孤子等许多新的概念和理论.

由于光纤通信日新月异, 当前光纤通信原理方面的书籍有的部分内容已经过时, 有的内容过于简单, 不太适合作为通信专业本科生教材, 有的太专, 太深奥, 只适应于研究生和科研人员阅读. 出于教学的需要我们编写过多个版本的院内教材和教学讲义, 收到了较好的效果. 在这些教材和讲义的基础上经过修改整理, 使内容更系统, 条理更清晰, 以适应在校通信专业学生和从事通信的工程技术人员的学习需要. 使读者通过本书的学习, 能较系统地掌握光纤通信的基本原理, 了解国内外光纤通信的最新发展和光纤通信的新技术. 新器件.

本书共分10章, 第一章介绍光纤通信的发展背景. 基本概念和预备知识. 第二章介绍光纤的结构. 类型. 光纤射线理论和波动理论, 光缆的构造. 典型结构与光缆的型号. 第三章介绍光纤的损耗特性. 色散特性及色散和带宽对通信容量的影响, 成缆对光纤特性的影响及典型光纤的主要特性参数. 第四章介绍目前常用的无源光器件中的连接器. 耦合器. 波分复用器. 光开关等器件的结构. 工作原理及特性参数. 第五章介绍光源的结构. 基本工作原理及工作特性, 光调制的基本原理, 光发送机的构成. 工作原理及主要技术指标. 第六章介绍光电检测器的结构. 基本工作原理及其工作特性, 光解调的基本原理, 光接收机的构成. 工作原理及主要技术指标. 第七章介绍光放大器的原理. 结构. 性能及系统应用. 第八章介绍常用的几种光复用技术, 对密集波分复用系统的构成. 分类和密集波分复用系统的非线性串扰作了较详细的分析. 第九章介绍模拟光纤通信系统的主要性能指标及传输距离设计方法, 数字光纤通信系统的主要性能指标及数字光纤通信系统的损耗限制距离. 色散限制距离和光通道的光信噪比. 第十章介绍相干光通信技术的原理及关键技术, 光孤子通信技术的原理及实验进展情况, 同时对全光网技术也作了介绍.

本书的第一. 八章由邓大鹏同志编写, 第二. 三章由李卫同志编写, 第四章由王英杰同志编写, 第五. 六章由杨富印同志编写, 第七章由党利宏同志编写, 第九章由张引发同志编写, 第十章由谢小平同志编写, 全书由邓大鹏同志统稿. 在本书的编写过程中, 得到了西安通信学院领导和同事的大力帮助, 在此一并表示感谢.

由于编者的水平有限, 书中难免还存在一些缺点和错误, 恳请广大读者批评指正.

编者

2003年4月

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