光纤通信（第五版）（本科教学版）

本书全面讲述光纤通信用到的主要器件、光纤传输原理、光信号的产生和接收、光纤通信系统的设计以及光纤通信网络。内容主要涉及光纤通信系统的构成、光学和波动学的简单回顾、光学技术的基础知识、光纤和光缆、光源和光检测器、无源器件、光源的调制技术、光信号的检测和噪声对光通信的影响，以及系统设计中涉及的主要问题。本书对光纤通信基础知识的讲授全面、系统而又深入浅出，同时也非常注重近年来光纤通信中出现的近期新技术。

第1章光纤通信系统 1.1历史回顾 1.2 基本通信系统 1.2.1 信源 1.2.2 调制器 1.2.3 载波源 1.2.4 信道耦合器 1.2.5 信道 1.2.6 检测器 1.2.7 信号处理器 1.2.8 信宿 1.2.9 一些数据 1.2.10以分贝表示的功率 1.3 光的属性 1.3.1 光的波动性 1.3.2 光的粒子性 1.4 光纤的优点 1.5 光纤通信的应用 1.6 总结和讨论 习题 参考资料 第2章光学概要 2.1 射线理论及其应用 2.2 透镜 2.3 成像 2.4 数值孔径 2.5 衍射 2.6 总结和讨论 习题 参考资料 第3章 波动学基础 3.1 电磁波 3.2 色散、脉冲畸变和信息速率 3.2.1 材料色散和脉冲畸变 3.2.2 光孤子 3.2.3 信息速率 3.3 偏振 3.4 谐振腔 3.5 平面边界上的反射 3.6 全反射临界角 3.7 总结和讨论 习题 参考资料 第4章 集成光波导 4.1 电介质平板波导 4.2 对称平板波导中的模式 4.2.1 模式条件 4.2.2 TE偏振和TM偏振 4.2.3 TE模式图 4.2.4 高阶模 4.2.5 TM模式图 4.2.6 模式场分布图 4.3 非对称平板波导中的模式 4.4 波导的耦合 4.4.1 边耦合 4.4.2 棱镜耦合 4.4.3 光栅耦合 4.5 平板波导的色散和失真 4.5.1 波导色散 4.5.2 多模失真 4.6 集成光器件 4.6.1 无源器件 4.6.2 有源器件 4.6.3 光电子集成光学 4.7 总结和讨论 习题 参考资料 第5章 光纤波导 5.1 阶跃折射率光纤 5.2 渐变折射率光纤 5.3 衰耗 5.3.1 玻璃 5.3.2 吸收 5.3.3 瑞利散射 5.3.4 不均匀性 5.3.5 几何效应 5.3.6 总损耗 5.4 阶跃折射率光纤中的模式和场 5.4.1 模式 5.4.2 光斑尺寸 5.4.3 单模传播 5.4.4 双折射和偏振 5.4.5 阶跃折射率光纤中的电场 5.5 渐变折射率光纤中的模式和场 5.6 光纤中的脉冲畸变和信息速率 5.6.1 阶跃折射率光纤中的畸变 5.6.2 单模光纤中的畸变 5.6.3 渐变折射率光纤中的畸变 5.6.4 脉冲展宽与传输光纤长度之间的关系 5.7 光纤的制造 5.7.1 双坩埚法 5.7.2 管中棒法 5.7.3 掺杂沉积石英法 5.7.4 外部沉积法 5.7.5 轴向沉积法 5.7.6 内部沉积法 5.7.7 光纤的拉制 5.7.8 塑料包层石英光纤 5.8 光缆 5.9 总结和讨论 习题 参考资料 第6章 光源和光放大器 6.1 发光二极管 6.2 发光二极管的工作特性 6.3 激光器原理 6.4 半导体激光器 6.5 半导体激光器的工作特性 6.6 窄谱宽和可调谐半导体激光器 6.6.1 分布反馈式半导体激光器 6.6.2 可调谐半导体激光器 6.7 光放大器 6.7.1 半导体光放大器 6.7.2 掺铒光纤放大器 6.7.3 掺铒波导光放大器 6.7.4 拉曼放大器 6.7.5 噪声系数 6.7.6 光放大器的应用 6.8 光纤激光器 6.9 垂直腔面发射激光器 6.10总结和讨论 习题 参考资料 第7章 光检测器 7.1 光检测原理 7.2 光电倍增器 7.3 半导体光电二极管 7.4 PIN型光电二极管 7.4.1 截止波长 7.4.2 材料 7.4.3 电流-电压特性 7.4.4 响应速度 7.4.5 电流-电压转换器 7.4.6 封装 7.5 雪崩光电二极管 7.6 总结和讨论 习题 参考资料 第8章 耦合器与连接器 8.1 连接器原理 8.1.1 横向错位 8.1.2 角度错位 8.1.3 光纤端面分离 8.1.4 平滑而且平行的光纤端面 8.1.5 不同光纤之间的连接 8.1.6 连接点的反射 8.2 光纤头预处理 8.3 接头 8.3.1 熔接 8.3.2 粘接 8.3.3 无胶粘快速接头 8.3.4 带状连接 8.3.5 连接头的损耗和选择 8.4 连接器 8.4.1 连接器要求 8.4.2 常规连接器 8.4.3 小尺寸连接器 8.4.4 交叠型连接器 8.4.5 透镜式连接器 8.4.6 多通道连接器 8.4.7 连接器损耗 8.5 光源耦合 8.5.1 反射损耗 8.5.2 面积失配损耗 8.5.3 封装比损耗 8.5.4 数值孔径损耗 8.5.5 单模光纤耦合 8.6 总结和讨论 习题 参考资料 第9章 分布式网络与光纤器件 9.1 分布式网络 9.1.1 双工网络 9.1.2 T形网络 9.1.3 星形网络 9.1.4 环形网络 9.1.5 混合分布式系统 9.1.6 多纤系统 9.2 定向耦合器 9.3 星形耦合器 9.4 开关 9.5 光纤隔离器 9.6 波分复用 9.6.1 波分复用基础 9.6.2 复用器的设计 9.6.3 四波混频 9.7 光纤布拉格光栅 9.8 阵列波导光栅 9.8.1 器件工作原理 9.8.2 路由器的物理实现 9.8.3 AWG的制作 9.8.4 器件的性能 9.8.5 器件的应用 9.9 MEMS开关 9.9.1 MEMS 9.9.2 MEMS 反射镜 9.9.3 MEMS开关 9.9.4 MEMS开关性能 9.9.5 MEMS的应用 9.10其他元件：衰减器、环行器和偏振控制器 9.10.1 衰减器 9.10.2 环行器 9.10.3 偏振控制器 9.11总结和讨论 习题 参考资料 第10章 调制 10.1 发光二极管的调制及其电路 10.1.1 模拟调制 10.1.2 数字调制 10.2 半导体激光器的调制及其电路 10.2.1 模拟调制 10.2.2 数字调制 10.3 模拟调制格式 10.3.1 AM/IM副载波调制 10.3.2 频分复用 10.3.3 FM/IM副载波调制 10.4 数字调制格式 10.4.1 脉冲编码调制 10.4.2 其他数字格式 10.4.3 电域时分复用 10.4.4 光域时分复用 10.5 电吸收式调制器 10.6 光外差接收机 10.6.1 外差检测 10.6.2 半导体激光器的频率调制 10.6.3 光频分复用 10.6.4 外差检测的优点和问题 10.7 总结和讨论 习题 参考资料 第11章 噪声与检测 11.1 热噪声与散弹噪声 11.1.1 热噪声 11.1.2 散弹噪声 11.2 信噪比 11.2.1 恒定功率 11.2.2 雪崩光电二极管的过剩噪声 11.2.3 等效噪声功率 11.2.4 模拟调制信噪比 11.2.5 外差信噪比 11.3 误码率 11.3.1 受限于热噪声的误码率 11.3.2 散弹噪声极限误码率 11.4 模式噪声、模分配噪声、放大器噪声、激光器噪声和抖动 11.4.1 模式噪声 11.4.2 模分配噪声 11.4.3 电放大器噪声 11.4.4 光放大器噪声 11.4.5 激光器噪声 11.4.6 抖动和眼图 11.5 其他噪声源 11.5.1 电流噪声 11.5.2 背景噪声 11.6 接收电路设计 11.6.1 双极晶体管和FET放大器 11.6.2 高阻抗放大器 11.6.3 跨阻抗放大器 11.6.4 集成的检测器前置放大器 11.6.5 混合接收机模块 11.7 总结和讨论 习题 参考资料 第12章 系统设计 12.1 模拟系统的设计 12.1.1 系统性能指标 12.1.2 功率预算 12.1.3 带宽预算 12.2 数字系统的设计 12.2.1 系统性能指标 12.2.2 上升时间的预算 12.2.3 功率预算 12.2.4 量子噪声极限接收机灵敏度 12.2.5 受限于热噪声的接收机灵敏度 12.2.6 受限于广义热噪声的接收机灵敏度 12.3 总结和讨论 习题 参考资料 部分习题答案 参考文献 索引