目　录

第 1章　绪论　1
1.1　光纤通信概述　1
1.1.1　光纤通信的基本概念　1
1.1.2　光纤的发现　1
1.1.3　光纤通信发展历程　2
1.2　光纤通信系统的主要特点　4
1.3　光纤通信系统简介　6
1.4　光纤通信系统的分类　8
1.5　光纤通信系统的应用　9
1.6　光纤通信技术发展现状及展望　9
思考和练习题　15

第 2章　光纤光缆技术　17
2.1　光纤的基本概念　17
2.1.1　光纤的结构　17
2.1.2　光纤的分类　19
2.2　光在光纤中的传输原理　20
2.2.1　平面波在两种介质交界面的反射与折射　20
2.2.2　光纤的射线理论分析　23
2.2.3　光纤传输的波动理论　27
2.3　光纤传输特性　38
2.3.1　光纤的损耗特性　38
2.3.2　光纤的色散特性　39
2.3.3　光纤的其他特性　44
2.3.4　光纤的国际标准　47
2.4　光缆　49
2.4.1　光缆结构　49
2.4.2　光缆分类　51
2.4.3　光缆型号和命名　51
思考和练习题　54

第3章　光源与光发射系统　56
3.1　半导体材料中的光电效应　56
3.1.1　能级与能带　56
3.1.2　光与物质的三种作用　58
3.1.3　激光器的一般工作原理　60
3.2　半导体激光器　63
3.2.1　半导体激光器工作原理　63
3.2.2　F-P腔半导体激光器结构和分类　66
3.2.3　半导体激光器特性　68
3.3　半导体发光二极管　70
3.3.1　半导体发光二极管工作原理　70
3.3.2　半导体发光二极管结构和分类　71
3.3.3　半导体发光二极管特性　72
3.4　新型半导体激光器　73
3.4.1　分布反馈式激光器　73
3.4.2　耦合腔半导体激光器　75
3.4.3　量子阱激光器(MQW)　75
3.5　光源的调制　76
3.5.1　光源的直接调制　77
3.5.2　光源的间接调制　84
3.6　光发射机　86
3.6.1　对光发射机的要求　86
3.6.2　光发射机的组成　87
思考和练习题　92

第4章　光探测器与光接收系统　93
4.1　光探测器　93
4.1.1　半导体PN结的光电效应　93
4.1.2　PIN光电二极管　95
4.1.3　雪崩光电二极管(APD)　97
4.2　光接收机　99
4.2.1　光接收机的组成　99
4.2.2　光接收机的噪声　102
4.2.3　光接收机的主要性能指标　106
思考和练习题　110

第5章　光纤通信中的光无源器件　112
5.1　光纤连接器　112
5.1.1　光纤连接器的组成　113
5.1.2　光纤连接器的性能　114
5.1.3　常用的光纤连接器　115
5.2　光纤耦合器　116
5.2.1　光纤耦合器的类型　116
5.2.2　光纤耦合器的结构　117
5.2.3　光纤耦合器的特性参数　119
5.3　光调制器　121
5.3.1　电光效应　121
5.3.2　MZ干涉型光调制器　123
5.4　光开关　124
5.4.1　光开关的分类　124
5.4.2　光开关的特性参数　126
5.5　光纤光栅　127
5.5.1　光纤光栅的分类　128
5.5.2　布拉格光纤光栅　129
5.6　光衰减器　131
5.6.1　光衰减器的分类与工作原理　131
5.6.2　光衰减器的特性参数　132
5.7　光隔离器　133
5.7.1　偏振相关型光隔离器　133
5.7.2　偏振无关型光隔离器　134
5.8　光环行器　135
5.8.1　光环行器的结构　135
5.8.2　光环行器的特性参数　135
思考和练习题　136

第6章　光纤通信中的光放大器　137
6.1　光放大器　137
6.1.1　光放大器的概念　137
6.1.2　光放大器的分类　138
6.1.3　光放大器的主要指标　139
6.2　半导体激光放大器(SOA)　141
6.2.1　SOA的工作原理　141
6.2.2　SOA的特性　142
6.3　掺铒光纤放大器(EDFA)　144
6.3.1　EDFA的工作原理　144
6.3.2　EDFA的结构　146
6.3.3　EDFA的主要指标　147
6.3.4　EDFA的特点　149
6.4　光纤拉曼放大器(FRA)　149
6.4.1　FRA的工作原理　150
6.4.2　FRA的结构和特点　151
6.5　光放大器的应用　153
6.5.1　掺铒光纤放大器EDFA的应用　153
6.5.2　拉曼放大器的应用　153
思考和练习题　155

第7章　光纤通信系统　156
7.1　光纤通信系统的基本概念　156
7.1.1　光纤通信系统的组成　156
7.1.2　光纤通信系统的分类　157
7.2　数字光纤通信系统　157
7.2.1　数字光纤通信系统的特点　157
7.2.2　数字光纤通信系统的线路码型　158
7.2.3　数字光纤通信系统特性指标与设计　160
7.2.4　数字光纤通信系统的应用　170
7.3　模拟光纤通信系统　178
7.3.1　模拟光纤通信系统的概念　178
7.3.2　直接光强调制传输系统　178
7.3.3　副载波光纤传输系统　181
7.3.4　模拟光纤通信系统的应用　183
思考和练习题　184

第8章　高速光纤通信技术　186
8.1　高速光纤通信系统的概念　186
8.2　高速光纤通信系统面临的挑战　188
8.3　高速光纤通信系统的关键技术　192
8.3.1　高速光纤技术　192
8.3.2　高速光器件技术　196
8.3.3　前向纠错编码(FEC)技术　200
8.4　高速光纤通信系统的应用举例　202
思考和练习题　204

第9章　光纤通信复用技术　205
9.1　光纤通信复用技术的概念　205
9.1.1　光时分复用(OTDM)技术　205
9.1.2　光码分复用(OCDM)技术　208
9.1.3　光波分复用(WDM)技术　210
9.1.4　光频分复用(OFDM)技术　211
9.1.5　光空分复用(OSDM)技术　211
9.1.6　光副载波复用(OSCM)技术　212
9.2　光波分复用技术　212
9.2.1　光波分复用原理　213
9.2.2　光波分复用技术的主要特点　213
9.2.3　WDM系统的分类　214
9.3　密集光波分复用(DWDM)系统　215
9.3.1　DWDM系统构成　215
9.3.2　DWDM系统的关键技术　218
9.3.3　DWDM复用器　222
9.3.4　光波长转换器(OTU)　230
9.4　光波分复用系统的应用举例　231
思考和练习题　234

第 10章　光纤接入网技术　235
10.1　光纤接入网技术的概念　235
10.1.1　接入网的基本概念　235
10.1.2　光纤接入网的概念　238
10.1.3　光纤接入网技术的分类　242
10.2　EPON光纤接入网　243
10.2.1　EPON光纤接入网的原理　243
10.2.2　EPON光纤接入网的关键技术　246
10.3　GPON光纤接入网　250
10.3.1　GPON光纤接入网的原理　251
10.3.2　GPON光纤接入网的关键技术　253
10.4　光纤接入网的应用举例　256
思考和练习题　258

第 11章　光纤通信新技术　259
11.1　新型光纤技术　259
11.1.1　光纤的非线性效应　259
11.1.2　光的双折射和偏振　263
11.1.3　光纤孤子　264
11.1.4　光孤子通信　266
11.2　全光光纤通信技术　270
11.2.1　全光光纤通信技术的概念、网络结构和特点　270
11.2.2　全光光纤通信的关键技术　272
11.3　相干光通信　278
11.3.1　相干光通信的基本原理　278
11.3.2　相干光通信系统的组成　279
11.3.3　相干光通信的优点　280
11.3.4　相干光通信的关键技术　281
思考和练习题　282

参考文献　283