现代光纤通信与网络教程

第一部分基础篇

第1章　绪论

　1. 1　光纤通信的发展

　1. 1. l　光纤通信的概念

　1. 1. 2　光纤通信的优点

　1. 1. 3　光纤通信的发展与现状

　1. 2　光纤通信系统

　1. 2. 1　系统的概念及模型

　1. 2. 2　五代光纤通信系统

　1. 3　光纤通信网络

　1. 3. 1　网络的概念

　1. 3. 2　第二代光纤通信网络

　1. 4　现代光纤通信的特点

第2章　通信光纤

　2. 1　通信光纤概述

　2. 1. 1　几何光学分析法

　2. 1. 2　波动理论分析法

　2. 2　光纤的损耗特性

　2. 2. 1　损耗的表示方法一损耗系数

　2. 2. 2　损耗机理及损耗谱

　2. 3　光纤的色散特性

　2. 3. 1　波长色激

　2. 3. 2　材料色散

　2. 3. 3　波导色激

　2. 3. 4　高阶色散

　2. 3. 5　偏振模色散（PMD）

　2. 4　光纤中信号的线性传输

　2. 4. 1　基本的传输方程

　2. 4. 2　光脉冲的展宽

　2. 5　新型的单模光纤

　2. 5. 1　色激位移光纤（DSF）

　2. 5. 2　大有效面积光纤（LEAF）

　2. 5. 3　保偏光纤（PMF）

　2. 5. 4　全波长光纤（All　Wave）

　2. 5. 5　色散补偿光纤（DCF）

　2. 5. 6　色激平坦光纤

　2. 6　光纤的非线性效应

　2. 6. 1　克尔效应

　2. 6. 2　自相位调制（SPM）

　2. 6. 3　交叉相位调制（XPM／CPM）

　2. 6. 4　四波浪频（FWM）

　2. 6. 5　受激拉曼散射（SRS）

　2. 6. 6　受激布里渊散射（SBS）

　2. 7　光纤中信号的非线性传输

　2. 7. 1　非线性传播方程

　2. 7. 2　光脉冲的压缩

　2. 7. 3　光孤子脉冲

第3章　光纤通信器件

　3. 1　光器件概述

　3. 2　半导体发光器件

　3. 2. 1　发光基理

　3. 2. 2　发光二极管（LED）

　3. 2. 3　半导体激光器的原理

　3. 2. 4　半导体激光器的性质

　3. 2. 5　DFB和DBR半导体激光器

　3. 2. 6　垂直胜面发光激光器（VCSEL）

　3. 2. 7　光纤光栅外胜可调谐半导体激光器

　3. 2. 8　超短光脉冲激光器

　3. 3　半导体光检测器

　3. 3. 1　工作原理

　3. 3. 2　PIN

　3. 3. 3　APD（雪崩光电二极管）

　3. 4　光纤耦合器与隔离器

　3. 4. 1　NXN星型耦合器

　3. 4. 2　方向耦合器

　3. 4. 3　光隔离器和环形器

　3. 5　光开关

　3. 5. 1　光开关的概念与特点

　3. 5. 2　主要的几种光开关

　3. 6　光纤光栅

　3. 6. 1　光纤光栅的概念与分类

　3. 6. 2　短周期布拉格FBG和长周期LPG光纤光栅

　3. 6. 3　光纤光栅的制作方法

　3. 6. 4　光纤光栅的应用

　3. 7　光波长复用器与滤波器

　3. 7. 1　概述

　3. 7. 2　光纤光栅

　3. 7. 3　马赫一曾德尔干涉仪（MZI）

　3. 7. 4　陈列波导光栅（AWG）

　3. 7. 5　声光可调滤波器（AOTF）

　3. 8　光波长变换器

　3. 8. 1　概述

　3. 8. 2　光电光型波长变换器

　3. 8. 3　全光型波长变换器

　3. 3. 4　波段变换器

第4章　光波复用与放大

　4. 1　光波复用与放大概述

　4. 2　波分复用（WDM）

　4. 2. 1　WDM基本原理

　4. 2. 2　大容量的WDM传输

　4. 2. 3　波长选路网络WRN

　4. 3　光码分复用（OCDMA）

　4. 3. 1　OCDMA基本原理

　4. 3. 2　OCDMA编解码

　4. 3. 3　OCDMA网络

　4. 4　光时分复用（OTDM）

　4. 4. 1　OTDM基本原理

　4. 4. 2　OTDM合路／分路器

　4. 4. 3　OTDM分组网络

　4. 5　光纤放大器（EDFA）

　4. 5. 1　基本概念

　4. 5. 2　增益

　4. 5. 3　增益特性

　4. 5. 4　噪声

　4. 5. 5　噪声指数（NF）

　4. 6　半导体光放大器（SOA）

　第二部分　系统篇

第5章　光纤传输系统

　5. 1　两种典型应用的光纤传输系统

　5. 1. 1　IM－DD系统

　5. 1. 2　EDFA＋WDM系统

　5. 2　其它光纤传输系统

　5. 2. 1　相干检测系统

　5. 2. 2　光纤孤子传输系统

　5. 2. 3　SCM系统

第6章　传输系统设计

　6. 1　系统设计考虑

　6. 2　光发送机

　6. 2. 1　平均输出光功率

　6. 2. 2　消光比

　6. 2. 3　光信噪比（OSNR）

　6. 3　光接收机

　6. 3. 1　接收灵敏度

　6. 3. 2　接收机过载功率

　6. 4　光放大器

　6. 4. 1　放大器的级联

　6. 4. 2　自动增益控制（AGC）

　6. 4. 3　光监控通道（OSC）

　6. 5　光纤的选用

　6. 5. l　概述

　6. 5. 2　G. 652光纤（常规单模光纤）

　6. 5. 3　G. 653光纤（色激位移光纤）

　6. 5. 4　G. 655光纤（非零色激位移光纤）

　6. 5. 5　大有效面积光纤

　6. 6　IM－DD系统

　6. 6. 1　光功率预算

　6. 6. 2　色激预算

　6. 6. 3　上升时间预算

　6. 7　EDFA＋WDM系统

　6. 7. 1　波长分配方案

　6. 7. 2　通道间隔与波长数目

　6. 7. 3　串扰

　6. 7. 4　光放大器的跨度

　6. 7. 5　单通道的光功率

第7章　传输系统性能评估

　7. 1　基本光传输系统的数学模型

　7. 1. 1　强度调制直接检测系统

　7. 1. 2　相位调制相干系统

　7. 2光传输系统的性能评定

　7. 2. 1 直接检测系统的性能

　7. 2. 2 相干系统的性能

　7. 2. 3　IM－DD　WDM系统中的串扰

　7. 3 采用光放大器的传输系统

　7. 3. 1 光放大系统的设计

　7. 3. 2 理想光纤传输条件下光放大系统的性能

第三部分 网络篇

第8章 光网络

　8. 1 计算机互连

　8. 1. 1 CSMA／CD光纤总线网

　8. 1. 2 光纤分布式数据接口　FDDI

　8. 1. 3 高性能并行接口　HIPPI

　8. 1. 4 光纤通道

　8. 2 用户接入

　8. 2. 1 光纤同轴混合网（HFC）

　8. 2. 2 光纤到户（FTTH）

　8. 3 长途传送

　8. 3. 1　SDH同步网络

　8. 3. 2 多波长光网络

第9章 SDH光同步数字传送网

　9. 1基本概念

　9. 1. 1什么是SDH

　9. 1. 2　SDH的优点

　9. 1. 3　SDH的速率体系

　9. 1. 4　SDH的帧结构

　9. 1. 5　STM－l段开销功能

　9. 2　SDH的同步复用原理

　9. 2. 1虚容器（VC）与通道（P）

　9. 2. 2复用映射结构与过程

　9. 2. 3　Z048MbN刨ZM口）举例

　9. 2. 4　ATM信元的映射

　9. 2. 5　IP数据报的映射

　9. 3　SDH网络同步

　9. 3. 1 SDH网络同步的必要性

　9. 3. 2　SDH网络同步方法

　9. 3. 3 网同步示例

　9. 4　SDH网络结构

　9. 4. 1　分层

　9. 4. 2　自愈环

　9. 5　SDH网络保护一自愈环网

　9. 5. 1　通道保护（PPS）

　9. 5. 2　复用段共享保护（MS-SPRing）

　9. 6　SDH节点设备

　9. 6. 1　TM（终端复用器）

　9. 6. 2　ADM（分插复用器）

　9. 6. 3　DXC（数字交叉连接）

　9. 7　SDH网管

　9. 7. 1　SDH网管概念

　9. 7. 2　SDH网管功能

　9. 8　网管系统

第10章　WDM光传送网络（OTN）

　10. 1　基本概念

　10. 1. 1　WDM光传送网的优点

　10. 1. 2　光通道与光路由选择策略

　10. 2　分层体系结构

　10. 2. 1　光通道层（OCH）

　10. 2. 2　光复用段层（OMS）

　10. 2. 3　光放大跨输层（OA/TS）

　10. 3　波长选路与光交换

　10. 3. 1　光交换及优点

　10. 3. 2　波长选路

　10. 3. 3　波长交换

　10. 4　网络监控与管理

　10. 4. 1　管理网的特点

　10. 4. 2　管理通道的实现

　10. 4. 3　光传送网管理系统的结构

　10. 5　WDM光传送网的节点设备

　10. 5. 1　WXC的功能要求

　10. 5. 2　基于空间交换的WXC的结构

　10. 5. 3　基于多波长滤波器（MWSF）的WXC结构

　10. 5. 4　基于平行波长开关的WXC结构

　10. 5. 5　基于阵列波导光栅复用器（AWGM）和波段变换器（WID（n, r））中的WXC结构

第四部分应用篇

第11章　多业务光纤接入网

　11. 1　接入业务

　11. 1. 1　电话业务

　11. 1. 2　同轴电缆有线电视网（CATV）

　11. 1. 3　IP业务

　11. 1. 4　异步转移模式（ATM）

　11. 2　无源光网络（PON）

　11. 2. 1　电话无源光网络（TPON）

　11. 2. 2　WDM-PON

　11. 2. 3　WR－PON

　11. 3　PON的应用

　11. 3. 1　APON（ATM＋PON）

　11. 3. 2　用户环路载波系统（SLC系统）

　11. 4　采用电缆调制解凋器（Cable　Modem）的　HFC网

　11. 4. 1　双向Cable　Modem系统

　11. 4. 2　单向Cable　Modem系统

第12章　高速光纤计算机网

　12. 1　光纤局域网概述

　12. 2　高速光纤数据分布接口（FDDI环网）

　12. 2. 1　FDDI原理

　12. 2. 2　网络构成

　12. 3　超高速光纤以太网

　12. 3. 1　吉比特光纤以大网

　12. 3. 2　交换式以太网

　12. 3. 3　吉比特计算机网

　12. 4　其它计算机网络（DQDB）

　12. 4. 1　DQDB的特点

　12. 4. 2　DQDB的工作原理

　12. 4. 3　DQDB的体系结构

　12. 5　光互联网简介

　12. 5. 1　光互联网的概念

　12. 5. 2　光互联网的体系结构与波长路由器

附录1　有助于误差概率计算的数学知识

　A1. 1　马可尼Q函数

　A1. 2　高斯随机变量二次厄密共轭形式的分布

　A1. 3　柯西方程以及它的近似

附录2　英文缩写词

主要参考文献