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內容簡介: |
本书从基本知识出发,循序渐进地对光纤通信系统的基本原理、基本技术和系统设计方法予以较全面、系统的介绍,同时兼顾了现代光纤通信的主流应用技术和发展方向,力求使读者从整体上了解光纤通信基本理论和技术应用情况。全书以概念、系统和技术应用为重点,尽量少用繁杂的数学推导,同时考虑到大学生毕业后参加工作或进入研究生和科研阶段时的实际动手能力的需求,本书力求将基本理论与实践环节紧密结合,在大部分章节都安排了相应器件、设备、系统的测试内容。 本书可作为通信专业、光电子、光学专业以及相关专业的本科生教材或研究生的教学辅导书,也可供从事光通信专业工作的科研和技术人员参考。 本书配有电子教案,读者可在www.abook.cn网站上免费下载。
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目錄:
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第1章 概述1 11 光纤通信的概念1 111 什么是光纤通信1 112 光纤通信系统的组成1 12 光纤通信的发展历史3 121 光纤通信的里程碑3 122 爆炸性发展4 13 现代光纤通信技术5 131 光纤通信技术特点5 132 现代光纤通信技术角色6 习题与思考题7第2章 光纤8 21 光纤概述8 211 光纤的构造8 212 光纤的分类8 22 光纤的传输原理10 221 光线理论10 222 波动理论13 23 光纤的传输特性19 231 带宽和色散19 232 光纤的损耗21 233 光纤的非线性效应22 24 几种常用于光纤通信系统的光纤25 241 G652光纤25 242 G653光纤26 243 G655光纤26 习题与思考题28第3章 光发送机和光接收机29 31 激光产生的物理基础29 311 能级的跃迁29 312 激光器的一般工作原理31 32 半导体激光器和发光电二极管33 321 半导体激光器的发光机理33 322 半导体激光器的工作特性38 323 半导体发光电二极管的发光机理40 324 半导体发光电二极管的工作特性41 33 几种特殊结构的半导体激光器42 331 分布反馈(DFB)激光器42 332 分布布拉格反射(DBR)激光器44 333 垂直腔面发射激光器(VCSEL)44 34 光源的调制45 341 光源的直接调制45 342 光源的间接调制49 35 光发送机50 351 光发送机的结构组成50 352 光发送机的主要技术指标52 36 光检测器件54 361 光纤通信对光检测器件的要求54 362 PIN光电二极管的工作机理55 363 PIN光电二极管的特性参数及特点56 364 APD光电二极管的工作机理58 365 APD光电二极管的特性参数及特点59 37 光接收机60 371 光接收机的结构组成60 372 前置放大器61 373 光接收机的主要技术指标63 习题与思考题67第4章 光放大器与光纤激光器68 41 光放大器基本概述68 411 增益频谱和带宽70 412 增益饱和度71 413 放大器噪声71 42 掺铒光纤放大器73 421 泵浦需求75 422 增益频谱76 423 基本原理和基本特性76 424 多通道放大78 425 分布式放大器81 43 光纤拉曼放大器81 431 拉曼增益和带宽82 432 拉曼放大器特性83 433 拉曼放大器性能85 44 半导体光放大器85 441 放大器设计86 442 放大器特性87 443 系统应用88 45 几种新型放大器89 451 掺铥光纤放大器89 452 光波导放大器90 453 光子晶体光纤放大器91 46 光纤激光器92 461 光纤激光器基本工作机理92 462 光纤激光器特点及分类97 47 光放大器的测试98 471 掺铒光纤放大器99 472 光纤拉曼放大器100 473 半导体光放大器101 习题与思考题101第5章 光器件103 51 光器件概述103 52 光纤光栅104 521 光纤光栅基本工作原理105 522 各种常见光纤光栅的特性及应用105 53 光滤波器108 531 光滤波器概述108 532 法布里珀罗型滤波器109 533 马赫曾德尔滤波器111 534 环形谐振滤波器113 54 光连接器与衰减器114 541 光连接器114 542 光衰减器117 55 耦合器与分束器119 56 复用器121 561 衍射光栅型122 562 DTF型122 563 熔锥型123 564 集成光波导型123 57 光隔离器与环形器124 571 光隔离器124 572 光环形器126 58 光开关与光交叉连接器126 581 光开关126 582 光交叉连接器129 59 光波长转换器130 510 光器件测试133 5101 插入损耗的测量133 5102 回波损耗的测量133 5103 隔离度的测量134 5104 方向性的测量135 5105 偏振相关损耗的测量135 习题与思考题136第6章 SDH传输技术及网络137 61 两种数字光纤通信系统传输系列:PDH和SDH137 62 SDH技术138 621 SDH的产生138 622 SDH的主要特点139 623 SDH的帧结构140 624 SDH的复用结构和步骤141 625 SDH的传输网结构和自愈能力143 63 城域光网络149 631 城域光网络的概念及特点149 632 城域光网络的发展149 633 基于SDH的多业务传送平台152 634 弹性分组环技术154 64 光接入网技术155 641 光接入网的结构155 642 光接入网的特点和传输技术157 643 基于SDH的光接入网159 65 SDH光接口的测试160 651 测试仪表160 652 平均光发送功率的测试161 653 消光比的测试161 654 光源器件的谱宽和工作波长的测试162 655 光接收机灵敏度的测试162 656 光接收机过载光功率和动态范围的测试163 习题与思考题163第7章 光纤通信复用技术165 71 光波分复用的基本概念165 711 基本概念165 712 密集与稀疏166 72 WDM系统的工作原理与基本结构167 721 WDM系统的工作原理167 722 WDM系统的基本结构170 73 光波分复用系统的关键技术172 731 关键器件172 732 波长路由176 733 信道串扰178 734 WDM光信道监控和网络安全性180 74 光时分复用182 741 基本概念182 742 超短脉冲光源182 743 通道复用183 744 通道解复用184 745 OTDM系统性能184 75 光码分复用185 751 基本概念185 752 扩频码技术186 753 编/解码技术187 754 OCDM系统性能190 76 WDM测试190 761 WDM的测试指标190 762 WDM的测试仪器和测试方法192 习题与思考题195第8章 光纤通信系统性能与设计196 81 光纤通信系统的概念196 811 基本光纤通信系统结构197 812 光纤传输特性对系统的影响199 82 数字光纤通信系统性能及测试201 821 数字光纤通信系统的主要性能指标201 822 系统传输性能指标的测试203 83 单通道数字光纤通信系统结构与设计207 831 系统结构207 832 光纤通信系统设计的总体考虑210 833 单通道系统中继距离设计212 84 多通道数字光纤通信系统设计214 841 系统设计中应注意的问题214 842 WDM+EDFA系统中继距离设计216 习题与思考题220第9章 光纤通信新技术221 91 下一代光网络221 911 下一代网络的基本概念221 912 下一代网络中的光传送网222 92 光交换技术225 921 空分光交换226 922 时分光交换226 923 波分光交换227 924 码分光交换228 925 光分组交换228 93 自动交换光网络230 931 自动交换光网络的基本概念230 932 自动交换光网络的体系结构231 933 自动交换光网络的控制信令协议234 934 自动交换光网络的路由237 935 自动交换光网络的演进239 94 全光网络通信240 941 全光网络的概念及特点240 942 全光网络的分类及结构240 943 全光通信的关键技术241 944 全光网管理243 945 全光网的安全性245 95 量子光通信技术247 951 量子光通信基础247 952 量子光通信特点248 953 量子光通信研究进展及热点251 习题与思考题253附录 光纤通信常用英文缩写及中英文对照254主要参考文献260
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內容試閱:
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光纤通信是以激光为信号载体,以光纤为传输介质进行的通信。光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命,随着技术的进步,特别是IP业务的爆炸式发展所带来的对带宽的巨大需求,其发展速度不仅超过了由摩尔定律所限定的交换机和路由器的发展速度,而且也超过了数据业务的增长速度,成为近几年来发展快的技术,相关新兴的技术和新型的器件层出不穷。 为了满足社会的需求,目前许多高校纷纷开设有关光纤通信的课程。本书正是为了适应这种发展趋势而写。全书从基本知识出发,抓住光纤通信技术发展的精髓——提高光纤通信系统容量,循序渐进地对光纤通信系统的基本原理、基本技术和器件发展及系统设计方法予以较全面、系统的介绍,同时兼顾了现代光纤通信的主流应用技术和发展方向,力求使读者从整体上了解光纤通信的基本原理和技术应用情况。 全书共9章。第1章介绍光纤通信系统的组成与特点;第2章介绍光纤的基本结构、分类、传输原理、传输特性;第3章介绍光源的发光原理、光源的调制、光检测器件的工作机理及特点,同时介绍光发送/接收机的构成和性能指标;第4章介绍常用三种光放大器(EDFA、RFA和SOA)的基本概念、基本原理,以及目前的一些光放大技术;第5章介绍光纤通信系统中几种常用光器件的工作原理和结构特性;第6章介绍SDH的结构组成、基本原理以及在城域光网络、光接入网中的应用;第7章介绍光波分复用、光时分复用、光码分复用技术的基本结构和工作原理;第8章介绍光纤通信系统的性能与设计方面的有关问题;第9章介绍下一代光网络概念及光传送网的发展趋势:智能光网络和全光网络,以及目前出现的对光纤通信形成巨大挑战的量子光通信技术。 在本书编写的过程中,编者注重将基本理论与实践环节紧密结合。书中的大部分章节都安排有相应器件、设备、系统的测试内容,一方面是为了增强读者的感性认识;另一方面,也是更重要的,是考虑到目前大学生在毕业后工作或进入研究生和科研阶段时,在光纤通信领域缺乏实际动手能力,而国内目前也很少有教材对这方面加以完整叙述,因此,本书希望在此方面有所突破。 本书主要由韩一石、强则煊、许国良、许鸥编写,谭艺枝参与了第3章的编写工作。此外,编者参考、吸取和借鉴了国内外一些有关著作、教材及科研成果,其相关文献已列在书末的“主要参考文献”中,在此一并对有关作者表示诚挚的感谢。 由于编者水平有限,书中难免有错误和不足之处,敬请广大读者批评指正。
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