国外电子与通信教材系列 光纤通信 第5版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

国外电子与通信教材系列 光纤通信 第5版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 光纤通信概述1

1.1 光通信的发展动力2

1.1.1 光网络的发展历程2

1.1.2 光纤的优点3

1.2 光频谱带4

1.2.1 电磁能量4

1.2.2 工作窗口和光频带6

1.3 分贝单位6

1.4 网络信息速率8

1.4.1 电信信号复用8

1.4.2 SONET/SDH复用体系10

1.5 光信道复用11

1.5.1 WDM概述11

1.5.2 偏振复用11

1.5.3 模分复用11

1.5.4 多芯光纤12

1.6 光纤通信系统的关键组件12

1.7 光通信网络的演进14

1.8 光纤通信标准15

1.9 仿真与建模工具16

1.9.1 仿真工具的特征16

1.9.2 图形编程语言17

1.9.3 学生使用的程序举例17

1.10 总结18

习题19

习题解答（选）19

参考文献20

第2章 光纤：结构、导波原理和制造23

2.1 光的性质23

2.1.1 线偏振24

2.1.2 椭圆偏振和圆偏振26

2.1.3 光的量子特性27

2.2 基本的光学定律和定义28

2.2.1 折射率28

2.2.2 反射和折射28

2.2.3 光的偏振分量30

2.2.4 偏振敏感材料31

2.3 光纤模式和结构32

2.3.1 光纤分类32

2.3.2 光纤结构的变化34

2.3.3 光射线和模式35

2.3.4 阶跃折射率光纤结构35

2.3.5 射线光学描述36

2.3.6 介质平板波导中的波动描述37

2.4 圆波导的模式理论39

2.4.1 模式概述40

2.4.2 关键的模式概念的归纳41

2.4.3 麦克斯韦方程组＊43

2.4.4 波导方程式＊43

2.4.5 阶跃折射率光纤中的波动方程＊45

2.4.6 模式方程＊46

2.4.7 阶跃折射率光纤中的模式47

2.4.8 线偏振模＊50

2.4.9 阶跃折射率光纤中的光功率流53

2.5 单模光纤54

2.5.1 结构54

2.5.2 模场直径55

2.5.3 单模光纤中的传播模56

2.5.4 有效折射率57

2.6 梯度折射率光纤的结构57

2.6.1 纤芯折射率结构57

2.6.2 梯度折射率光纤的数值孔径57

2.6.3 梯度折射率光纤的截止条件58

2.7 光纤材料59

2.7.1 玻璃光纤59

2.7.2 有源玻璃光纤60

2.7.3 塑料光纤60

2.8 光子晶体光纤（PCF）60

2.8.1 折射率导引PCF61

2.8.2 光子带隙PCF62

2.9 光纤制造62

2.9.1 外部汽相氧化法63

2.9.2 汽相轴向沉积法64

2.9.3 改进的化学汽相沉积法64

2.9.4 等离子体激活化学汽相沉积法65

2.9.5 光子晶体光纤制造65

2.10 光缆66

2.10.1 光缆结构66

2.10.2 室内光缆68

2.10.3 室外光缆69

2.11 光缆铺设方法69

2.11.1 直埋式铺设70

2.11.2 光缆牵入管道71

2.11.3 光缆气吹铺设71

2.11.4 架空铺设72

2.11.5 海底铺设73

2.11.6 行业铺设标准73

2.12 总结74

习题75

习题解答（选）77

参考文献78

第3章 衰减和色散82

3.1 衰减82

3.1.1 衰减单位82

3.1.2 吸收损耗83

3.1.3 散射损耗86

3.1.4 弯曲损耗89

3.1.5 纤芯和包层的损耗91

3.2 光纤中的信号畸变91

3.2.1 色散概述92

3.2.2 模式时延93

3.2.3 色散起因95

3.2.4 群时延96

3.2.5 材料色散97

3.2.6 波导色散99

3.2.7 单模光纤中的色散99

3.2.8 偏振模色散101

3.3 单模光纤性能102

3.3.1 折射率分布102

3.3.2 截止波长104

3.3.3 色散计算105

3.3.4 模场直径107

3.3.5 弯曲损耗108

3.4 国际标准110

3.4.1 G.651.1建议111

3.4.2 G.652建议111

3.4.3 G.653建议112

3.4.4 G.654建议112

3.4.5 G.655建议113

3.4.6 G.656建议113

3.4.7 G.657建议113

3.5 特种光纤113

3.6 多芯光纤115

3.7 总结115

习题116

习题解答（选）118

参考文献118

第4章 光源123

4.1 半导体物理学基础123

4.1.1 能带124

4.1.2 本征材料和非本征材料126

4.1.3 pn结127

4.1.4 直接带隙和间接带隙128

4.1.5 半导体器件的制造129

4.2 发光二极管（LED）129

4.2.1 LED的结构129

4.2.2 光源材料131

4.2.3 量子效率和LED的功率135

4.2.4 LED的调制137

4.3 半导体激光器139

4.3.1 半导体激光器的模式和阈值条件140

4.3.2 半导体激光器的速率方程145

4.3.3 外量子效率146

4.3.4 谐振频率146

4.3.5 半导体激光器结构和辐射场型分布148

4.3.6 单模激光器151

4.3.7 半导体激光器的调制153

4.3.8 激光器线宽154

4.3.9 外调制155

4.3.10 温度特性156

4.4 光源的线性特性158

4.5 发射机封装160

4.6 总结161

习题162

习题解答（选）165

参考文献165

第5章 光功率发射和耦合168

5.1 光源至光纤的功率发射168

5.1.1 光源的输出分布168

5.1.2 功率耦合计算170

5.1.3 发射功率与波长的关系173

5.1.4 稳态数值孔径174

5.2 改善耦合的透镜结构174

5.2.1 非成像微球175

5.2.2 半导体激光器与光纤的耦合176

5.3 光纤与光纤的连接177

5.3.1 机械对准误差179

5.3.2 光纤相关损耗183

5.3.3 光纤端面制备184

5.4 LED与单模光纤的耦合185

5.5 光纤接头186

5.5.1 连接方法187

5.5.2 单模光纤的连接188

5.6 光纤连接器188

5.6.1 连接器的类型189

5.6.2 单模光纤连接器192

5.6.3 连接器回波衰减192

5.7 总结194

习题195

习题解答（选）197

参考文献197

第6章 光检测器201

6.1 光电二极管的物理原理201

6.1.1 pin光电二极管201

6.1.2 雪崩光电二极管205

6.2 光检测器噪声208

6.2.1 噪声源208

6.2.2 信噪比211

6.2.3 噪声等效功率212

6.3 检测器响应时间213

6.3.1 耗尽层光电流213

6.3.2 响应时间213

6.3.3 双异质结光电二极管216

6.4 雪崩倍增噪声216

6.5 InGaAs APD结构218

6.6 温度对雪崩增益的影响219

6.7 光检测器比较220

6.8 总结220

习题221

习题解答（选）224

参考文献224

第7章 光接收机226

7.1 接收机工作的基本原理226

7.1.1 数字信号传输227

7.1.2 误码源228

7.1.3 前置放大器230

7.2 数字接收机性能232

7.2.1 误码率232

7.2.2 接收机灵敏度236

7.2.3 量子极限238

7.3 眼图239

7.3.1 眼图的特征239

7.3.2 BER和Q因子测量240

7.4 突发模式接收机241

7.5 模拟接收机243

7.6 总结246

习题247

习题解答（选）248

参考文献249

第8章 数字链路251

8.1 点到点链路251

8.1.1 传输信号格式252

8.1.2 系统考虑254

8.1.3 链路功率预算255

8.1.4 展宽时间预算257

8.1.5 短波长带261

8.1.6 单模光纤链路的损耗限制距离262

8.2 功率代价263

8.2.1 色度色散代价263

8.2.2 偏振模色散代价265

8.2.3 消光比代价265

8.2.4 模式噪声266

8.2.5 模分配噪声268

8.2.6 啁啾269

8.2.7 反射噪声270

8.3 差错控制272

8.3.1 误码检测概念272

8.3.2 线性检错码273

8.3.3 多项式码273

8.3.4 前向纠错275

8.4 相干检测276

8.4.1 基本概念277

8.4.2 零差检测278

8.4.3 外差检测279

8.4.4 误码率比较279

8.5 高级光调制格式283

8.5.1 频谱效率283

8.5.2 相移键控和IQ调制283

8.5.3 差分正交相移键控（DQPSK）284

8.5.4 正交幅度调制（QAM）284

8.6 总结285

习题286

习题解答（选）288

参考文献289

第9章 模拟链路294

9.1 模拟链路概述294

9.2 载噪比295

9.2.1 载波功率296

9.2.2 光检测器和前置放大器的噪声296

9.2.3 相对强度噪声（RIN）297

9.2.4 反射对RIN的影响299

9.2.5 极限条件299

9.3 多信道传输技术300

9.3.1 多信道幅度调制301

9.3.2 多信道频率调制304

9.3.3 副载波复用305

9.4 光载射频（ROF）306

9.4.1 关键链路参数306

9.4.2 无杂散动态范围308

9.5 光载链路射频309

9.5.1 ROF网络天线基站309

9.5.2 多模光纤链路射频310

9.6 微波光子学310

9.7 总结311

习题311

习题解答（选）313

参考文献313

第10章 WDM概念和光器件317

10.1 WDM概述317

10.1.1 WDM的工作原理318

10.1.2 WDM标准320

10.2 无源光耦合器321

10.2.1 2×2光纤耦合器321

10.2.2 散射矩阵表示法325

10.2.3 2×2波导耦合器326

10.2.4 星形耦合器329

10.2.5 马赫-曾德尔干涉复用器331

10.3 隔离器和环形器333

10.3.1 光隔离器333

10.3.2 光环形器334

10.4 光纤光栅滤波器335

10.4.1 光栅基础335

10.4.2 光纤布拉格光栅336

10.4.3 FBG的应用338

10.5 介质薄膜滤波器339

10.5.1 标准具理论339

10.5.2 TFF的应用341

10.6 基于相位阵列的WDM器件342

10.7 衍射光栅345

10.8 有源光器件346

10.8.1 MEMS技术346

10.8.2 可变光衰减器347

10.8.3 可调谐光滤波器348

10.8.4 动态增益均衡器349

10.8.5 光分插复用器350

10.8.6 偏振控制器350

10.8.7 色度色散补偿器350

10.9 可调谐光源351

10.10 总结353

习题353

习题解答（选）356

参考文献357

第11章 光放大器361

11.1 光放大器的基本应用和分类361

11.1.1 一般应用361

11.1.2 放大器的类型362

11.2 半导体光放大器364

11.2.1 外部泵浦364

11.2.2 放大器增益365

11.2.3 SOA的带宽367

11.3 掺铒光纤放大器368

11.3.1 放大机理368

11.3.2 EDFA的结构370

11.3.3 EDFA的功率转换效率及增益371

11.4 放大器噪声374

11.5 光信噪比377

11.6 系统应用378

11.6.1 功率放大器379

11.6.2 在线放大器379

11.6.3 前置放大器380

11.6.4 多信道放大381

11.6.5 在线放大器增益控制383

11.7 拉曼放大器383

11.7.1 拉曼增益383

11.7.2 泵浦激光器385

11.8 宽带光放大器386

11.9 光纤激光器386

11.10 总结387

习题389

习题解答（选）392

参考文献392

第12章 非线性效应396

12.1 非线性效应概述396

12.2 有效长度与有效面积397

12.3 受激拉曼散射398

12.4 受激布里渊散射400

12.5 自相位调制402

12.6 交叉相位调制403

12.7 四波混频403

12.8 减小四波混频405

12.9 波长变换406

12.9.1 光门波长转换器406

12.9.2 波混频波长转换器407

12.10 孤子408

12.10.1 孤子脉冲408

12.10.2 孤子参数410

12.10.3 孤子宽度和间隔411

12.11 总结412

习题413

习题解答（选）414

参考文献414

第13章 光网络417

13.1 网络概念417

13.1.1 网络术语418

13.1.2 网络分类418

13.1.3 网络层次420

13.1.4 光层421

13.2 网络拓扑422

13.2.1 无源线形总线的性能423

13.2.2 星形结构的性能427

13.3 SONET/SDH428

13.3.1 传输格式和速率428

13.3.2 光接口430

13.3.3 SONET/SDH环432

13.3.4 SONET/SDH网络434

13.4 高速光链路435

13.4.1 10 Gbps光链路435

13.4.2 40 Gbps光链路437

13.4.3 100 Gbps链路438

13.4.4 400 Gbps以上速率链路438

13.5 光分插复用器438

13.5.1 OADM的结构439

13.5.2 可重构OADM440

13.6 光交换443

13.6.1 光交叉连接444

13.6.2 波长变换445

13.6.3 波长路由447

13.6.4 光分组交换448

13.6.5 光突发交换448

13.7 WDM网络实例450

13.7.1 宽带长途WDM网络450

13.7.2 窄带城域WDM网络452

13.8 无源光网络453

13.8.1 基本的PON架构453

13.8.2 有源PON模块454

13.8.3 业务流量456

13.8.4 GPON特性457

13.8.5 WDM PON架构459

13.9 DWDM直接承载IP460

13.10 光以太网461

13.10.1 基本的光以太网方案461

13.10.2 EPON/GE-PON架构462

13.10.3 城域光以太网463

13.11 降低传输损伤464

13.11.1 色度色散补偿光纤464

13.11.2 布拉格光栅色散补偿器465

13.11.3 偏振模色散补偿466

13.11.4 光放大器增益瞬变467

13.12 总结467

习题468

习题解答（选）472

参考文献472

第14章 性能测量与监控479

14.1 测量标准480

14.2 基本测试设备481

14.2.1 测试用光源482

14.2.2 光谱分析仪482

14.2.3 多功能光测试仪483

14.2.4 光衰减器483

14.2.5 光传送网（OTN）测试仪483

14.2.6 可视故障指示仪484

14.3 光功率测量484

14.3.1 光功率的定义484

14.3.2 光功率计485

14.4 光纤特性参数485

14.4.1 折射近场法485

14.4.2 传输近场法486

14.4.3 损耗测量486

14.4.4 色散测量488

14.5 眼图493

14.5.1 模板测试494

14.5.2 压力眼图495

14.5.3 眼图轮廓495

14.6 光时域反射仪（OTDR）495

14.6.1 OTDR轨迹496

14.6.2 损耗测量497

14.6.3 OTDR盲区498

14.6.4 光纤故障定位499

14.6.5 光回波衰减499

14.7 光性能监测500

14.7.1 管理构架和功能500

14.7.2 光层管理501

14.7.3 OPM功能503

14.7.4 网络维护503

14.7.5 故障管理504

14.7.6 OSNR监视505

14.8 光纤系统性能测量505

14.8.1 误码率测试506

14.8.2 光信噪比评估507

14.8.3 Q因子评估508

14.8.4 光调制幅度（OMA）测量510

14.8.5 定时抖动测量510

14.9 总结511

习题512

习题解答（选）514

参考文献514

附录A 国际单位制518

附录B 常用数学关系式519

附录C 贝塞尔函数522

附录D 分贝524

附录E 缩写525

附录F 拉丁文符号528

附录G 希腊文符号530