第1章 光纖通信概述

1.1 光通信的發展動力

1.1.1 光網絡的發展歷程

1.1.2 光纖的優點

1.2 光頻譜帶

1.2.1 電磁能量

1.2.2 工作窗口和光頻帶

1.3 分貝單位

1.4 網絡信息速率

1.4.1 電信信號復用

1.4.2 SONET/ SDH 復用體繫

1.5 波分復用概念

1.6 光纖通信繫統的關鍵組件

1.7 光纖通信標準

1.8 仿真與建模工具

1.8.1 仿真工具的特征

1.8.2 圖形編程語言

1.8.3 學生使用的程序舉例



第2章 光纖：結構、導波原理和制造

2.1 光的性質

2.1.1 線偏振

2.1.2 橢圓偏振和圓偏振

2.1.3 光的量子特性

2.2 基本的光學定律和定義

2.2.1 折射率

2.2.2 反射和折射

2.2.3 光的偏振分量

2.2.4 偏振敏感材料

2.3 光纖模式和結構

2.3.1 光纖分類

2.3.2 光射線和模式

2.3.3 階躍折射率光纖結構

2.3.4 射線光學描述

2.3.5 介質平板波導中的波動描述

2.4 圓波導的模式理論

2.4.1 模式概述

2.4.2 關鍵的模式概念的歸納

2.4.3 麥克斯韋方程組

2.4.4 波導方程式

2.4.5 階躍折射率光纖中的波動方程

2.4.6 模式方程

2.4.7 階躍折射率光纖中的模式

2.4.8 線偏振模

2.4.9 階躍折射率光纖中的光功率流

2.5 單模光纖

2.5.1 結構

2.5.2 模場直徑

2.5.3 單模光纖中的傳播模

2.6 梯度折射率光纖的結構

2.7 光纖材料

2.7.1 玻璃光纖

2.7.2 有源玻璃光纖

2.7.3 塑料光纖

2.8 光子晶體光纖

2.8.1 折射率導引PCF

2.8.2 光子帶隙PCF

2.9 光纖制造

2.9.1 外部汽相氧化法

2.9.2 汽相軸向沉積法

2.9.3 改進的化學汽相沉積法

2.9.4 等離子體激活化學汽相沉積法

2.9.5 光子晶體光纖制造

2.10 光纖的機械性能

2.11 光纜

2.11.1 光纜結構

2.11.2 室內光纜

2.11.3 室外光纜

2.12 光纜鋪設方法

2.12.1 直埋式鋪設

2.12.2 光纜牽入管道

2.12.3 光纜氣吹鋪設

2.12.4 架空鋪設

2.12.5 海底鋪設

2.12.6 行業鋪設標準



第3章 衰減和色散

3.1 衰減

3.1.1 衰減單位

3.1.2 吸收損耗

3.1.3 散射損耗

3.1.4 彎曲損耗

3.1.5 芯包損耗

3.2 光纖中的信號畸變

3.2.1 色散概述

3.2.2 模式時延

3.2.3 色散起因

3.2.4 群時延

3.2.5 材料色散

3.2.6 波導色散

3.2.7 單模光纖中的色散

3.2.8 偏振模色散

3.3 單模光纖性能

3.3.1 折射率分布

3.3.2 截止波長

3.3.3 色散計算

3.3.4 模場直徑

3.3.5 彎曲損耗

3.4 國際標準

3.4.1 G.6 51.1 建議

3.4.2 G.6 52建議

3.4.3 G.6 53建議

3.4.4 G.6 54建議

3.4.5 G.6 55建議

3.4.6 G.6 56建議

3.4.7 G.6 57建議

3.5 特種光纖



第4章 光源

4.1 半導體物理學基礎

4.1.1 能帶

4.1.2 本征材料和非本征材料

4.1.3 pn結

4.1.4 直接帶隙和間接帶隙

4.1.5 半導體器件的制造

4.2 發光二極管(LED)

4.2.1 LED的結構

4.2.2 光源材料

4.2.3 量子效率和LED的功率

4.2.4 LED 的調制

4.3 半導體激光器

4.3.1 半導體激光器的模式和閾值條件

4.3.2 半導體激光器的速率方程

4.3.3 外量子效率

4.3.4 諧振頻率

4.3.5 半導體激光器結構和輻射場型分布

4.3.6 單模激光器

4.3.7 半導體激光器的調制

4.3.8 激光器線寬

4.3.9 外調制

4.3.10 溫度特性

4.4 線路編碼

4.4.1 NRZ和RZ碼

4.4.2 分組碼

4.5 光源的線性特性

4.6 可靠性考慮

4.7 發射機封裝



第5章 光功率發射和耦合

5.1 光源至光纖的功率發射

5.1.1 光源的輸出分布

5.1.2 功率耦合計算

5.1.3 發射功率與波長的關繫

5.1.4 穩態數值孔徑

5.2 改善耦合的透鏡結構

5.2.1 非成像微球

5.2.2 半導體激光器與光纖的耦合

5.3 光纖與光纖的連接

5.3.1 機械對準誤差

5.3.2 光纖相關損耗

5.3.3 光纖端面制備

5.4 LED 與單模光纖的耦合

5.5 光纖接頭

5.5.1 連接方法

5.5.2 單模光纖的連接

5.6 光纖連接器

5.6.1 連接器的類型

5.6.2 單模光纖連接器

5.6.3 連接器回波衰減



第6章 光檢測器

6.1 光電二極管的物理原理

6.1.1 pin光電二極管

6.1.2 雪崩光電二極管

6.2 光檢測器噪聲

6.2.1 噪聲源

6.2.2 信噪比

6.2.3 噪聲等效功率

6.3 檢測器響應時間

6.3.1 耗盡層光電流

6.3.2 響應時間

6.3.3 雙異質結光電二極管

6.4 雪崩倍增噪聲

6.5 InGaAs APD結構

6.6 溫度對雪崩增益的影響

6.7 光檢測器比較



第7章 光接收機

7.1 接收機工作的基本原理

7.1.1 數字信號傳輸

7.1.2 誤碼源

7.1.3 前置放大器

7.2 數字接收機性能

7.2.1 誤碼率

7.2.2 接收機靈敏度

7.2.3 量子極限

7.3 眼圖

7.3.1 眼圖的特征

7.3.2 BER和Q因子測量

7.4 突發模式接收機

7.5 模擬接收機



第8章 數字鏈路

8.1 點到點鏈路

8.1.1 繫統考慮

8.1.2 鏈路功率預算

8.1.3 展寬時間預算

8.1.4 短波長帶

8.1.5 單模光纖鏈路的衰減限制距離

8.2 功率代價

8.2.1 色度色散代價

8.2.2 偏振模色散代價

8.2.3 消光比代價

8.2.4 模式噪聲

8.2.5 模分配噪聲