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1 概论1

1.1 光纤通信发展概述1

1.2 光纤通信的优点和应用3

1.2.1 光纤通信的优点3

1.2.2 光纤通信的应用6

1.3 光纤通信系统的组成7

1.3.1 系统组成与传输原理7

1.3.2 基本光路系统8

1.4 现代光纤通信技术特征10

2 光纤通信基础12

2.1 光纤传光原理12

2.1.1 多模光纤几何光学分析12

2.1.2 单模光纤光波导理论分析15

2.3 光纤通信无源器件16

2.1.3 单模光纤的色散特性21

2.1.4 光纤的损耗特性分析26

2.1.5 光纤的非线性特性分析28

2.2 光纤传输特性分析32

2.2.1 色散对传输特性的影响32

2.2.2 色散对通信容量的影响37

2.2.3 非线性对光信号传输特性的影响40

2.2.4 非线性光纤系统的自相位调制和频率啁啾问题43

2.3.1 光纤接头46

2.3.2 光纤耦合器50

2.3.3 波分复用/解复用器56

2.3.4 光调制器与光开关61

3 WDM——光波分复用技术64

3.1.1 光波分复用原理65

3.1 光波分复用技术的一般问题65

3.1.2 WDM 系统的基本组成69

3.1.4 光波分复用器和解复用器70

3.2 WDM 光纤通信系统82

3.2.1 点到点通信82

3.2.2 WDM 广播选择网83

3.2.3 WDM 多路接入 LAN84

3.3 WDM 光纤通信系统的解复用与串音86

3.3.1 WDM 解复用器参数和解复能力86

3.3.2 WDM 系统中的串音87

3.4 WDM 系统的非线性影响89

3.4.1 SRS 对 WDM 系统的影响89

3.4.2 SBS 对 WDM 系统的影响89

3.4.3 XPM 对 WDM 系统的影响90

3.5 SCM——副载波技术91

3.4.4 FWM 对 WDM 系统的影响91

3.5.1 SCM 光纤通信系统92

3.5.2 WDM 在 SCM 光纤系统中的应用95

4 光放大器97

4.1 光放大器的一般问题97

4.1.1 光放大器的机理97

4.1.2 放大器增益频谱与带宽98

4.1.3 放大器的增益饱和98

4.1.4 光放大器噪声特性99

4.1.5 光放大器的应用101

4.2.1 SLA 的工作原理102

4.2 SLA——半导体激光放大器102

4.2.2 SLA 的放大特性103

4.3 FRA——光纤喇曼放大器105

4.3.1 光纤喇曼放大器的工作机理105

4.3.2 光纤喇曼放大器的特性分析106

4.3.3 光纤喇曼放大器的应用107

4.4 FBA——光纤布里渊放大器108

4.4.1 光纤布里渊放大器的工作机理108

4.4.2 光纤布里渊放大器的特性分析109

5.1 光孤子特性分析110

5 光孤子通信110

4.4.3 光纤布里渊放大器的应用110

4.5 EDFA——掺铒光纤放大器111

4.5.2 掺铒光纤放大器的小信号分析111

4.5.1 EDFA 的工作机理111

4.5.3 掺铒光纤放大器的放大特性分析115

4.5.4 掺铒光纤放大器的应用117

5.1.1 光孤子基本方程119

5.1.2 方程的解120

5.2 光纤损耗与能量补偿122

5.2.1 损耗对光孤子的影响122

5.2.2 光纤损耗的补偿123

5.2.3 光孤子损耗补偿实验124

5.3 系统设计考虑125

5.3.1 光孤子交互作用问题125

5.3.2 线性调频(啁啾)问题127

5.3.3 光孤子系统的放大器间距问题128

5.3.4 ASE 对系统性能的影响130

5.3.5 光孤子高阶效应130

5.4 光孤子通信系统132

5.4.1 系统的构成及工作原理132

5.4.2 光孤子源132

5.4.3 光孤子的测量方法及原理134

5.4.4 编码与调制135

5.4.5 光孤子通信实验进展135

6 相干通信138

6.1 相干通信原理138

6.1.1 零差检测原理139

6.1.2 外差检测原理139

6.1.3 信噪比分析140

6.2 数字调制方式141

6.2.1 ASK 调制方式141

6.2.2 PSK 调制方式142

6.2.3 FSK 调制方式143

6.3 相干通信解调方式143

6.3.1 相干通信外差解调方式144

6.3.2 相干通信零差解调方式145

6.4 系统性能分析148

6.4.1 同步接收机性能分析148

6.4.2 异步接收机性能分析150

6.5 影响灵敏度提高的机理与对策151

6.5.1 相位噪声的影响与对策151

6.5.2 强度噪声的影响与对策152

6.5.3 偏振失配的影响与对策153

6.5.4 光纤色散的影响154

6.6 相干通信实验系统概述155

6.6.1 异步外差实验系统155

6.6.2 同步外差实验系统155

6.6.3 零差检测实验系统156

7 SDH——光同步传输网157

7.1 SDH 产生的背景157

7.2 PDH 传输体制概述158

7.2.1 PDH 的帧结构158

7.2.2 PDH 的信号速率系列158

7.2.3 PDH 的复用技术160

7.2.4 PDH 的码速调整161

7.2.5 PDH 的缺点162

7.3 SDH 光传输网概述162

7.3.1 SDH 基本概念162

7.3.2 SDH 网络节点接口163

7.3.3 SDH 的标准速率164

7.3.4 ITU-T 有关 SDH 的国际标准164

7.3.5 SDH 的优点164

7.4 SDH 的帧结构166

7.4.1 SDH 的 STM-N 帧结构及开销166

7.4.2 SDH 复用方法167

7.4.3 FDH 信号到 STM-1的映射方法168

7.5 SDH 的复用设备170

7.5.1 终端设备(TM)170

7.5.2 分插复用设备(ADM)173

7.5.3 数字交叉连接设备(DXC)174

7.6 SDH 网的同步和生存性177

7.6.1 SDH 网的同步177

7.6.2 SDH 的生存性179

8.1.2 干涉型光纤传感器183

8.1.1 光纤传感器183

8.1 光纤干涉测量原理183

8 光纤干涉测量183

8.2 光纤干涉测量的理论基础184

8.2.1 光的经典本质是光频电磁波185

8.2.2 光的量子本质是光子流186

8.2.3 光的干涉188

8.2.4 相干光191

8.2.5 光的非单色性对干涉条纹的影响193

8.2.6 光源的大小对干涉条纹的影响194

8.2.7 光程196

8.2.8 薄膜干涉(一)——等厚条纹196

8.2.9 薄膜干涉(二)——等倾干涉198

8.2.10 光学信息处理200

8.2.11 光的衍射和傅里叶光学204

8.3 干涉型光纤传感器原理208

8.4 相位调制传感技术209

8.4.1 一般调制原理及方式209

8.5.2 外差检测(Heterodyne)210

8.4.2 光纤相位调制机理211

8.5 相位解调技术217

8.5.1 主动零差检测(Active Homodyne)217

8.6.1 相位压缩原理220

8.6 相位压缩原理及微分干涉仪220

8.6.2 微分干涉仪222

8.7 光纤干涉测量的应用223

8.7.1 微差温度检测223

8.7.2 光纤加速度计224

8.7.3 光纤电流计226

8.7.4 光纤陀螺仪227

8.7.5 光纤水听器229

8.7.6 光纤干涉仪用作声探测器236

8.7.7 光纤振动传感器240

参考文献244