现代光纤通信与网络教程

　　本书全面而系统地论述了现代光纤通信与网络的主流应用技术及发展方向。全书共分四个部分。第一部分：基础篇，简要介绍了现代光纤通信与网络的特点、光波在光纤中的复用与放大原理、半导体光器件的工作原理，重点介绍了各种新型的常用光器件和各类单模光纤。第二部分：系统篇，介绍了光纤通信系统的基本组成以及各类典型系统，重点介绍了传输系统的设计，包括光发送机、光接收机、光放大器、中继距离的设计以及光纤的选型等和系统性能评估方法，对两种主要系统即强度调制直接检测（IM-DD）与波分复用系统（WDM）的性能进行了评估。第三部分：网络篇，从总体上介绍了各类光纤网络，详细分析了SDH光同步传送网及其同步复用的原理、网络同步、自愈环网的构成及保护恢复、节点设备等，并重点介绍了波长选路光网络WRN的光通道与波长路由、波长选路与光交换、网管等。第四部分：应用篇，介绍了多业务光纤接入网、高速光纤以太网等。 本书取材广泛，内容新颖实用，力求让读者从整体上把握现代光纤通信与网络的基本原理、相关技术以及应用全貌；行文通俗易懂、深入浅出，并配有丰富的图表，各部分独立成篇。本书适合不同层面的读者选用，可以作为高等院校各类通信、广播电视、计算机网络、光信息技术、光电子技术、信息管理等专业的教材及各类光纤通信技术培训班用书 ，也适合广大科研和工程技术人员阅读和参考。

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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