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光纤通信(第4版)

封面

作者:原荣

页数:464

出版社:电子工业出版社

出版日期:2020

ISBN:9787121321085

电子书格式:pdf/epub/txt

内容简介

本书在上一版基础上,根据光纤通信技术的近期新进展,更新扩容,归纳整理,重新编写而成。全书共10章,内容包括光纤通信理论基础、光调制/复用发射及系统、陆地/海底光传输用光纤和光缆、光放大中继及均衡、光接收/相干检测及系统、100/400Gbit/s高速光纤通信系统、海底光缆通信系统、前向纠错、DSP、脉冲整形及色散补偿等关键技术,以及光纤通信系统设计。本书内容全、知识新、概念清楚、系统性强、理论体系严谨,以系统设计为目标,以读者深入理解为目的组织素材,文字叙述通俗易懂、图文并茂。书中配有名词术语索引,使得本书像一本光纤通信手册,可供相关专业学生使用,也可作为培训教材使用。研究光纤通信器件、系统,以及规划设计、管理维护的人员也可参考本书。

作者简介

原荣,研究员,中国通信学会会士,承担多项通信行业应用项目,发表论文50多篇,出版多部著作,实践经验丰富。

目录

目录

第1章光纤通信基础

11光纤通信发展史

111光通信发展史

112高速光纤通信系统进展

113通信网络的分层结构

114ITU-T 光传输网(OTN)最新进展

12光的基础

121光的本质——波动性和光子性

122均匀介质中的光——光是电磁波

123相速度和折射率

124群速度和群折射率

13光的传播特性

131光的反射、折射和全反射——光纤波导传输光的基础

132抗反射膜、电介质镜和光子晶体

133光的谐振——激光器和滤波器基础

134光的干涉和衍射——激光器和滤波器基础

135光的偏振——偏振复用基础

136光在各向异性晶体中的传输——双折射器件及LiNbO3调制器基础

137非线性光学效应——FWM、SRS和SBS基础

138TE、TM和HE

14能带理论及光吸收理论

141能带理论——光探测器、激光器及EDFA基础

142半导体对光的吸收

第2章光纤和光缆

21光纤结构和类型

211多模光纤

212单模光纤

213超低损耗光纤

214光纤制造工艺

215光子晶体光纤

22光纤传输原理

221光线理论分析传输条件——全反射和相干

222光线理论分析光纤传输模式

223导波理论分析光纤传输模式

224单模光纤的基本特性

23光纤传输特性

231衰减

232色散

233比特率

234带宽

235光纤非线性光学效应

24单模光纤分类及应用

241改变光纤结构、设计不同光纤

242G652标准单模光纤

243G653色散位移光纤

244G654截止波长位移光纤

245G655非零色散位移光纤

246G656宽带非零色散位移光纤

247G657接入网用光纤

248正、负色散单模光纤和色散补偿光纤

25光纤的选择

251一般光纤的选择

252超低损耗光纤的选择

26光缆

261对光缆的基本要求

262光缆结构和类型

263海底光缆分类及性能

264海底光缆选择注意事项

第3章光纤通信器件

31光连接器

311连接损耗

312光连接器的结构和特性

313光接头

314连接方法的比较

32光纤耦合器

321方向耦合器

322熔拉双锥星形耦合器

33可调谐光滤波器

331法布里-珀罗(F-P)滤波器

332马赫-曾德尔(M-Z)干涉滤波器

333布拉格光栅及光栅滤波器

334声光效应及声光滤波器

335可调谐光滤波器性能比较

34波分复用/解复用器

341光栅型解复用器

342光干涉型波分复用/解复用器

343介质薄膜型解复用器

35光调制器

351电光效应和电光调制器

352电吸收调制器(EAM)

353DQPSK光调制器

354声光调制器

36光开关

361微机械光开关

362电光开关

363热电效应及热光开关(TOS)

364磁光效应和磁光开关

365声光开关

37光隔离器和光环形器

371磁光块状光隔离器

372磁光波导光隔离器

373光环行器

38阵列波导光栅(AWG)工作原理及器件

381AWG星形耦合器

382AWG工作原理

383AWG复用/解复用器

384AWG滤波器及路由器

39光分插复用器(OADM)

391一般概念

392AWG光分插复用器

393可重构光分插复用器(ROADM)

394波长选择交换(WSS)ROADM

310波长转换

3101光电再生型波长转换

3102半导体光放大器(SOA)非线性介质波长转换

3103非线性光纤介质四波混频波长转换

3104氮化硅波导交叉相位调制(XPM)波长转换

311双折射器件——偏振复用相干检测器件

3111相位延迟和补偿器件

3112起偏器和检偏器

第4章光源及其调制

41概述

42激光器机理

421发光机理

422受激发射条件

423光增益

424激光器起振的阈值条件

425激光器起振的相位条件

43半导体激光器

431异质结半导体激光器

432量子限制激光器

433单纵横(SLM)激光器

44波长可调激光器

441耦合腔型波长可调激光器

442阵列SOA集成光栅腔体型波长可调激光器

443调谐光栅腔(TGC)PIC型波长可调激光器

45阵列波导光栅光源

451AWG多频激光器

452AWG用于多波长光源

453AWG用于无色光网络单元WDM-PON系统

454AWG用于光正交频分复用(O-OFDM)信号产生

46其他激光器

461垂直腔表面发射激光器

462光纤激光器

47半导体激光器的特性

471基本特性

472模式特性

473调制响应

474相对强度噪声

48先进的光调制技术

481光调制技术原理

482光调制技术分类

483差分相移键控(DPSK)

484差分正交相移键控(DQPSK)

485数/模转换器(DAC)正交幅度调制(QAM)

486光数/模转换器(ODAC)正交幅度调制(QAM)

487香农限制和光调制技术比较

第5章光探测及接收

51光探测原理

52光探测器

521PIN光敏二极管

522雪崩光敏二极管

523响应带宽

524新型APD结构

525金属-半导体-金属光探测器(MSM-PD)

526单行载流子光探测器(UTC-PD)

527波导光探测器(WG-PD)

53数字光接收机

531光电转换和前置放大器

532线性放大器

533数据恢复电路

54光接收机信噪比(SNR)

541噪声机理

542PIN光接收机SNR

543APD光接收机SNR

544光信噪比(OSNR)和信噪比(SNR)的关系

55比特误码率、Q参数和SNR

551比特误码率和Q参数

552比特误码率和Q参数、SNR的关系

553光探测器的量子限制

56光功率代价

561光发送机消光比不为零引入的光功率代价

562激光器强度噪声引入的光功率代价

563定时抖动引起的光功率代价

57光接收机

571光接收机性能

572单行载流子(UTC)光接收机

573AWG多信道光接收机

574107Gbit/s 光接收机系统

575单片集成相干接收芯片

第6章光放大器

61光放大器基础

611增益频谱和带宽

612增益饱和

613光放大器噪声

614光放大器应用

62半导体光放大器

621半导体光放大器设计

622半导体光放大器特性

623半导体光放大器应用

63光纤拉曼放大器

631光纤拉曼放大器工作原理

632拉曼增益

633光纤拉曼放大器放大倍数和增益饱和

634光纤拉曼放大器多波长泵浦增益带宽

635光纤拉曼放大器等效开关增益和有效噪声指数

636短波长信号光功率向长波长信号光转移

637光纤拉曼放大器对系统性能的影响

638光纤拉曼放大器应用

64掺铒光纤放大器

641掺铒光纤和EDFA的构成

642EDFA工作原理及特性

643EDFA应用

644L波段EDFA及C+L波段EDFA

65光放大器在系统中的应用

651光放大器级联

652混合使用光纤拉曼放大器和EDFA

第7章光纤通信系统

71调制编码和复用

711光调制——改变载波幅度、频率或相位

712脉冲编码——将模拟信号变为数字信号

713信道复用——扩大信道容量,充分利用光纤带宽

72电复用光纤传输系统

721电频分复用光纤传输系统

722微波副载波复用光纤传输系统

723典型的FDM光纤通信系统——光纤/电缆混合(HFC)网络

724电时分复用及其典型应用——SDH光纤传输系统

73正交频分复用光纤传输系统

731正交频分复用(OFDM)的基本原理

732傅里叶变换实现OFDM调制和解调

733光正交频分复用(O-OFDM)的基本原理

734强度调制/直接检测OFDM光纤传输系统

735偏振复用/相干检测OFDM光纤传输系统

736无傅里叶变换全光OFDM系统

737OFDM信号光纤传输用于4G/5G移动通信

738OFDM信号光纤传输用于高速铁路无线系统

739OFDM光纤传输系统优点及应用

74光复用光纤传输系统

741波分复用(WDM)光纤传输系统

742偏振复用(PM)光纤传输系统

75相干光波通信系统

751相干检测——零差检测、外差检测

752相干检测信噪比(SNR)

753相干解调方式——外差同步解调、外差异步(延迟)解调

754相干系统光调制

755相位噪声和相位分集接收

756强度噪声和平衡混频接收

757极化分集接收

第8章高速光纤通信

81前向纠错

811前向纠错技术概述

812ITU-T 前向纠错标准和实现方法

82数字信号处理(DSP)

821DSP在高比特率光纤通信系统中的作用

822数字信号处理(DSP)技术的实现

823100Gbit/s系统数字信号处理器

824400Gbit/s系统数字信号处理器

83增益均衡

831增益均衡概述

832无源均衡器

833有源斜率均衡器

84奈奎斯特脉冲整形及其系统

841奈奎斯特脉冲整形概念

842奈奎斯特光发送机/光接收机及其系统

85100Gbit/s超长距离DWDM

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