認識光通信

第1 章光通信史 /
1.1光傳遞信息自古有之 /
1.1.1周幽王烽火戲諸侯——古老光通信 /
1.1.2信號燈通信——自古到今使用 /
1.1.3航標(biāo)燈通信——船舶導(dǎo)航指引 /
1.2近代光通信 /
1.2.1貝爾發(fā)明光電話 /
1.2.2梅曼發(fā)明激光器 /
1.2.3最早的光通信系統(tǒng) /
1.2.4光纖通信鼻祖——高錕 /
1.2.5光通信發(fā)展簡史 /
1.3光纖通信系統(tǒng) /
1.3.1光纖是怎樣傳光的 /
1.3.2光纖通信系統(tǒng)組成 /
1.3.3光纖通信優(yōu)點 /
第2章光通信基礎(chǔ) /
2.1光是電磁波 /
2.1.1光的波動性——麥克斯韋預(yù)言存在電磁波 /
2.1.2赫茲實驗驗證電磁波存在 /
2.1.3光的粒子性——愛因斯坦的貢獻 /
2.2均勻介質(zhì)中的光波 /
2.2.1電場的波動方程 /
2.2.2光程差/相位差——光干涉及器件基礎(chǔ) /
2.3光的傳播特性 /
2.3.1光的反射、折射和全反射——光纖波導(dǎo)傳光基礎(chǔ) /
2.3.2光的衍射——單頻激光器基礎(chǔ) /
2.3.3光的偏振——菲涅爾的貢獻 /
2.3.4光的雙折射——光調(diào)制器基礎(chǔ) /
第3章光纖通信傳輸介質(zhì)——光導(dǎo)纖維 /
3.1光纖結(jié)構(gòu)和類型 /
3.1.1玻璃絲傳光發(fā)展史——全反射應(yīng)用 /
3.1.2多模光纖/單模光纖——由傳輸模式數(shù)量決定 /
3.1.3階躍光纖/漸變光纖——折射率在纖芯分布不同色散也不同 /
3.1.4相速度/群速度——相速度是波前傳輸速度，群速度是相速度的分量 /
3.1.5光纖制造 /
3.2光纖傳輸原理 /
3.2.1全反射和相干——光纖傳輸條件 /
3.2.2一維光纖波導(dǎo)——直線光線 /
3.2.3二維光纖波導(dǎo)——螺旋光線 /
3.2.4光纖模式——麥克斯韋波動方程求解結(jié)果 /
3.3光纖傳輸特性 /
3.3.1光纖損耗——越純凈損耗越小 /
3.3.2光纖色散——模式不同、路徑不同、到達終點時間不同導(dǎo)致脈沖展寬 /
3.3.3光纖傳輸最大比特率——由光纖色散決定 /
3.4光纖種類 /
3.4.1G.652標(biāo)準(zhǔn)單模（SSM）光纖 /
3.4.2G.653色散位移光纖（DSF）光纖 /
3.4.3G.654截止波長位移光纖（CSF） /
3.4.4G.655非零色散位移光纖（NZ-DSF） /
3.4.5G.656寬帶非零色散位移光纖（WNZ-DSF） /
3.4.6G.657接入網(wǎng)用光纖 /
3.4.7正負色散光纖和色散補償光纖 /
3.5光纜結(jié)構(gòu)和類型 /
3.5.1纜芯 /
3.5.2護套 /
3.5.3鎧裝 /
第4 章光干涉無源器件 /
4.1馬赫-曾德爾（M-Z）器件 /
4.1.1電光效應(yīng)——晶體折射率n與施加外電場E有關(guān) /
4.1.2M-Z電光調(diào)制器——基于電光效應(yīng)和光雙折射效應(yīng) /
4.1.3馬赫-曾德爾濾波器——兩個單色光經(jīng)不同光程傳輸后的干涉結(jié)果 /
4.1.4光纖水聽器系統(tǒng)——馬赫-曾德爾干涉儀的應(yīng)用 /
4.1.5M-Z波分復(fù)用/解復(fù)用器——光程差應(yīng)用 /
4.1.6M-Z電光開關(guān)——其輸出由波導(dǎo)光相位差決定 /
4.2陣列波導(dǎo)光柵（AWG）器件 /
4.2.1AWG星形耦合器 /
4.2.2AWG工作原理——多波長光經(jīng)不同路徑在終點干涉 /
4.2.3AWG復(fù)用/解復(fù)用器 /
4.3布拉格（Bragg）光柵器件 /
4.3.1布拉格光柵——一列平行半反射鏡 /
4.3.2布拉格光纖光柵濾波器——折射率周期性變化的光柵，反射布拉格共振波長附近的光 /
4.4介質(zhì)薄膜干涉器件 /
4.4.1電介質(zhì)鏡——折射率交替變化的數(shù)層電介質(zhì)材料 /
4.4.2介質(zhì)薄膜光濾波解復(fù)用器——利用光干涉選擇波長 /
第5 章法拉第磁光效應(yīng)器件 /
5.1法拉第磁光效應(yīng) /
5.1.1法拉第磁光效應(yīng)——電場和磁場結(jié)伴而行 /
5.1.2法拉第的偉大貢獻 /
5.2法拉第磁光效應(yīng)器件 /
5.2.1互易器件和非互易器件 /
5.2.2光隔離器——單方向傳輸光器件 /
5.2.3光環(huán)形器——3個端口的光隔離器 /
第6 章光源及光調(diào)制 /
6.1激光器源于光的干涉 /
6.1.1干涉和諧振普遍存在 /
6.1.2光的干涉——法布里-珀羅（F-P）光學(xué)諧振器 /
6.1.3發(fā)光機理——電子從高能帶躍遷到低能帶發(fā)出光子 /
6.2半導(dǎo)體激光器 /
6.2.1LD激光發(fā)射條件——粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、光學(xué)諧振腔 /
6.2.2激光器起振的閾值條件——腔體閾值增益等于總損耗 /
6.2.3激光器起振的相位條件——整數(shù)倍半波長等于腔長 /
6.2.4分布反饋（DFB）激光器——增加頻率選擇電介質(zhì)鏡衍射光柵 /
6.2.5波長可調(diào)激光器——多腔耦合，多方控制 /
6.3半導(dǎo)體激光器（LD）的特性 /
6.3.1LD的波長特性 /
6.3.2LD模式特性——縱模決定頻譜特性，橫模決定空間特性 /
6.4光調(diào)制 /
6.4.1光調(diào)制——讓光攜帶聲音和數(shù)字信號 /
6.4.2先進光調(diào)制技術(shù)——QPSK調(diào)制和QAM調(diào)制 /
第7 章光探測及光接收 /
7.1光探測器 /
7.1.1光探測機理——吸收光子產(chǎn)生電子 /
7.1.2響應(yīng)度、量子效率和響應(yīng)帶寬 /
7.1.3PIN光電二極管 /
7.1.4雪崩光電二極管——雪崩倍增效應(yīng)使靈敏度提高 /
7.1.5波導(dǎo)光探測器——高速光纖通信系統(tǒng)接收器件 /
7.2數(shù)字光接收機 /
7.2.1光/電轉(zhuǎn)換和前置放大——決定放大器的性能 /
7.2.2線性放大和數(shù)據(jù)恢復(fù)——眼圖分析系統(tǒng)性能 /
7.2.3接收機信噪比（SNR） /
7.3接收機誤碼率、Q參數(shù)和SNR /
7.3.1接收機比特誤碼率（BER） /
7.3.2比特誤碼率用Q參數(shù)表示 /
7.3.3Q參數(shù)和信噪比（SNR）的關(guān)系——Q的平方等于SNR /
7.3.4Q參數(shù)和光信噪比（OSNR）的關(guān)系——Q的平方等于OSNR /
第8 章光放大器 /
8.1摻鉺光纖放大器（EDFA） /
8.1.1摻鉺光纖結(jié)構(gòu)和EDFA的構(gòu)成 /
8.1.2EDFA工作原理——泵浦光能量轉(zhuǎn)移到信號光 /
8.1.3EDFA的特性 /
8.1.4EDFA噪聲 /
8.1.5摻鉺光纖放大器的優(yōu)點 /
8.1.6EDFA的應(yīng)用 /
8.2光纖拉曼放大器 /
8.2.1光纖拉曼放大器的工作原理——拉曼散射光頻等于信號光頻 /
8.2.2光纖拉曼增益和帶寬——信號光與泵浦光頻差不同增益也不同 /
8.2.3多波長泵浦拉曼放大器——獲得平坦光增益帶寬 /
8.2.4光纖拉曼放大器等效開關(guān)增益和有效噪聲指數(shù) /
8.2.5光纖拉曼放大技術(shù)的應(yīng)用 /
8.2.6混合使用拉曼放大和EDFA——獲得平坦的總增益頻譜曲線 /
8.3半導(dǎo)體光放大器（SOA） /
8.3.1半導(dǎo)體光放大器工作原理 /
8.3.2如何使半導(dǎo)體激光器變?yōu)榘雽?dǎo)體光放大器 /
第9 章光纖通信系統(tǒng) /
9.1光纖通信系統(tǒng)基礎(chǔ) /
9.1.1脈沖編碼——將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號 /
9.1.2信道編碼——減少誤碼，方便時鐘提取 /
9.1.3信道復(fù)用——擴大信道容量，充分利用光纖帶寬 /
9.2頻分復(fù)用光纖通信系統(tǒng) /
9.2.1頻分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng) /
9.2.2光纖/電纜混合網(wǎng)絡(luò)——典型的FDM光纖通信系統(tǒng) /
9.2.3微波副載波（SCM）光纖傳輸系統(tǒng)——射頻信號光纖傳輸（RoF） /
9.2.4正交頻分復(fù)用（OFDM）光纖傳輸系統(tǒng)——4G、5G移動通信基礎(chǔ) /
9.3時分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)——SDH光纖通信系統(tǒng) /
9.3.1時分復(fù)用工作原理 /
9.3.2SDH幀結(jié)構(gòu)和傳輸速率 /
9.3.3復(fù)用映射結(jié)構(gòu) /
9.4光復(fù)用光纖通信系統(tǒng) /
9.4.1波分復(fù)用（WDM）光纖通信系統(tǒng) /
9.4.2偏振復(fù)用（PM）光纖通信系統(tǒng) /
9.5相干光纖通信系統(tǒng) /
9.5.1相干檢測原理——信號光與本振光混頻產(chǎn)生中頻信號 /
9.5.2外差異步解調(diào)——不需恢復(fù)中頻可簡化接收機設(shè)計 /
9.5.3相位分集接收——產(chǎn)生與信號光和本振光相位差無關(guān)的輸出信號 /
9.5.4偏振分集接收——輸出信號與偏振無關(guān) /
第10 章高速光纖通信 /
10.1前向糾錯——減少誤碼的關(guān)鍵技術(shù) /
10.1.1前向糾錯概述——提高色散限制系統(tǒng)性能的最好辦法 /
10.1.2前向糾錯實現(xiàn)方法——并行處理級聯(lián)內(nèi)外編碼 /
10.2系統(tǒng)色散補償和管理 /
10.2.1系統(tǒng)色散補償原理——設(shè)法消去色散使光信號展寬的相位系數(shù) /
10.2.2色散補償方法——負色散光纖補償、電子濾波均衡DSP等 /
10.2.3系統(tǒng)色散管理——正負色散光纖交替鋪設(shè) /
10.3數(shù)字信號處理（DSP） /
10.3.1DSP在高比特率光纖通信系統(tǒng)中的作用 /
10.3.2DSP基礎(chǔ)——電子濾波均衡色散補償 /
10.3.3數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)的實現(xiàn) /
10.3.4100Gbit/s系統(tǒng)數(shù)字信號處理器 /
10.4增益均衡 /
10.4.1增益均衡的必要性——滿足光纖通信系統(tǒng)所有信道對BER的要求 /
10.4.2增益均衡實現(xiàn)方法——預(yù)增強和插入增益平坦濾波器 /
10.4.3無源均衡器——光濾波器均衡 /
10.4.4有源均衡器——有源濾波 /
10.5奈奎斯特脈沖整形 /
10.5.1奈奎斯特脈沖整形概念——使信號頻譜局限在最小頻譜帶寬內(nèi) /
10.5.2奈奎斯特發(fā)送機/接收機及其系統(tǒng) /
10.6100Gbit/s超長距離DWDM系統(tǒng) /
10.6.1100Gbit/s超長距離DWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) /
10.6.2100Gbit/s超長距離DWDM系統(tǒng)光收發(fā)模塊 /
10.7海底光纜通信 /
10.7.1海底光纜通信系統(tǒng)在世界通信網(wǎng)絡(luò)中的地位和作用 /
10.7.2海底光纜通信系統(tǒng)組成和分類 /
10.7.3海底光纜通信系統(tǒng)發(fā)展歷程 /
10.7.4連接中國的海底光纜通信系統(tǒng) /
10.7.5海底光纜系統(tǒng)供電 /
10.7.6無中繼海底光纜傳輸系統(tǒng) /
10.8光纖傳輸量子通信 /
10.8.1量子通信概述 /
10.8.2量子通信系統(tǒng) /
第11 章無源光網(wǎng)絡(luò)接入 /
11.1接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的作用及發(fā)展趨勢 /
11.1.1接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的作用 /
11.1.2光接入網(wǎng)技術(shù)演進——向?qū)拵Ч饫w接入過度 /
11.1.3三網(wǎng)融合——接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢 /
11.2PON接入網(wǎng)結(jié)構(gòu) /
11.2.1光線路終端（OLT） /
11.2.2光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU） /
11.2.3光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）——將OLT光信號廣播分配到多個ONU /
11.3無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) /
11.3.1下行復(fù)用技術(shù)——時分復(fù)用或WDM /
11.3.2上行接入技術(shù)——TDMA突發(fā)模式接入 /
11.4PON接入系統(tǒng) /
11.4.1EPON系統(tǒng) /
11.4.2GPON系統(tǒng) /
11.4.3WDM-PON系統(tǒng) /
11.4.4WDM/TDM混合PON /
第12 章無線光通信 /
12.1無線光通信系統(tǒng) /
12.1.1光學(xué)天線 /
12.1.2光發(fā)射機 /
12.1.3光接收機 /
12.1.4捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤 /
12.1.5空間分集系統(tǒng) /
12.1.6信道 /
12.2自由空間光通信（FSO） /
12.2.1大氣光通信——傳輸介質(zhì)為大氣 /
12.2.2大氣湍流決定的BER、SNR和Q參數(shù) /
12.2.3星地間光通信 /
12.2.4衛(wèi)星間光通信 /
12.3藍綠光通信——傳輸介質(zhì)為海水 /
12.3.1概述 /
12.3.2激光對潛通信種類 /
12.3.3藍綠光通信系統(tǒng) /
12.4可見光通信——傳輸介質(zhì)為空氣 /
12.4.1白光LED發(fā)光原理 /
12.4.2可見光通信系統(tǒng) /
12.4.3可見光通信上行鏈路 /
12.4.4可見光通信應(yīng)用 /
12.5自由空間傳輸量子通信 / 附錄 /
附錄A名詞術(shù)語索引 /
附錄B科學(xué)名人及其貢獻 / 參考文獻 /