[正版] 现代光纤通信技术及应用 光纤通信原理基础知识书籍 光纤系统设计测试线路光传输操作维护光纤通信系统设计工程施工

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基础篇

第1章　概述 3

1.1　光纤通信的概念 3

1.1.1  什么是光纤通信 3

1.1.2　光纤通信系统的组成 4

1.2  光纤通信的发展历史 4

1.2.1  光纤通信的里程碑 4

1.2.2  爆炸性发展 5

1.3　现代光纤通信技术 5

1.3.1　光纤通信技术的特点 5

1.3.2　光纤通信新技术 6

复习与思考 9

第2章　光纤与光缆 10

2.1　光纤的结构与制备工艺 10

2.1.1　光纤的结构 10

2.1.2　光纤的制备工艺 11

2.2　光纤的分类及传输原理 13

2.2.1 光纤的分类 13

2.2.2　光线理论和波动理论 15

2.2.3　带宽和色散 20

2.2.4　光纤的损耗 21

2.2.5　光纤中的非线性效应 23

2.3  常用于光纤通信系统的几种光纤 24

2.3.1  G.652标准单模光纤 24

2.3.2  G.653色散位移光纤 24

2.3.3  G.654衰减最小光纤 24

2.3.4　G.655非零色散光纤 24

2.3.5　G.656宽带全波光纤 25

2.3.6  G.657接入网光纤 25

2.3.7  色散补偿光纤 25

2.4　光缆 26

2.4.1　光缆的结构 26

2.4.2　光缆的分类 26

2.4.3　光缆型号和命名 26

复习与思考 27

第3章　光发送机和光接收机 29

3.1  激光产生的物理基础 29

3.1.1  激光产生的原理 29

3.1.2　激光器的工作原理 32

3.2  半导体激光器和发光二极管 33

3.2.1  半导体激光器的发光机理 33

3.2.2  半导体激光器的工作特性 34

3.2.3  半导体发光二极管的发光机理 36

3.2.4  半导体发光二极管的工作特性 36

3.3  几种特殊结构的半导体激光器 38

3.3.1 分布反馈激光器 38

3.3.2  分布式布拉格反射激光器 39

3.3.3  垂直腔面发射激光器 39

3.3.4  光纤激光器 41

3.4  光调制 41

3.4.1　直接调制 42

3.4.2　间接调制 42

3.5  光发送机 42

3.5.1  光发送机的结构 42

3.5.2  光发送机的主要技术指标 43

3.6  光检测器 43

3.6.1  光纤通信对光检测器的要求 43

3.6.2  PIN光电二极管的工作机理 44

3.6.3  PIN光电二极管的特性 45

3.6.4  雪崩光电二极管的工作机理 46

3.6.5  雪崩光电二极管的特性 47

3.7　光接收机 48

3.7.1　光接收机的结构 49

3.7.2　前置放大器 49

3.7.3　光接收机的主要性能指标 50

复习与思考 51

第4章　光放大器与光纤激光器 52

4.1　光放大器 52

4.1.1　增益和增益带宽 53

4.1.2　增益饱和 53

4.1.3　噪声指数 53

4.2　掺铒光纤放大器 54

4.2.1　掺铒光纤放大器的构成 54

4.2.2　掺铒光纤放大器的工作原理及特性 54

4.2.3  掺铒光纤放大器的设计 59

4.2.4  掺铒光纤放大器的测试 62

4.2.5　掺铒光纤放大器的应用 65

4.3　光纤拉曼放大器 65

4.3.1　光纤拉曼放大器的工作原理 66

4.3.2　光纤拉曼放大器的结构和特点 66

4.3.3　光纤拉曼放大器的应用 67

4.4　光纤激光器 68

4.4.1　光纤激光器的工作原理及分类 68

4.4.2　光纤激光器的应用 70

复习与思考 71

第5章　光纤通信中的光无源器件 73

5.1　光纤连接器 73

5.1.1　光纤连接器的组成 74

5.1.2　光纤连接器的性能 74

5.1.3  常用的光纤连接器 75

5.2  光耦合器 76

5.2.1  光耦合器的类型 76

5.2.2  光耦合器的结构 77

5.2.3  光耦合器的特性参数 78

5.3　光调制器 80

5.3.1　电光效应 80

5.3.2　MZ干涉型光调制器 81

5.4  光开关 82

5.4.1　光开关的分类 82

5.4.2　光开关的特性参数 83

5.5  光纤光栅 84

5.5.1  光纤光栅的分类 85

5.5.2  光纤布拉格光栅 85

5.6  光衰减器 86

5.6.1  光衰减器的分类与工作原理 86

5.6.2　光衰减器的特性参数 87

5.7  光隔离器 88

5.7.1　偏振相关型光隔离器 88

5.7.2　偏振无关型光隔离器 89

5.8　光环行器 89

5.8.1　光环行器的结构 90

5.8.2　光环行器的特性参数 90

5.9　波分复用器 90

5.9.1　波分复用器的工作原理 90

5.9.2　常用的波分复用器 91

5.10　光器件测试 93

5.10.1　插入损耗的测量 93

5.10.2　回波损耗的测量 94

5.10.3　隔离度的测量 94

5.10.4  方向性的测量 95

5.10.5　偏振相关损耗的测量 95

复习与思考 96

应用篇

第6章　光缆线路 99

6.1　光缆线路施工准备 99

6.1.1　路由复测 99

6.1.2　光缆检验、配盘与搬运 100

6.2　光缆敷设 101

6.2.1　直埋光缆的敷设 101

6.2.2　管道光缆的敷设 102

6.2.3  架空光缆的敷设 102

6.2.4　水底光缆的敷设 104

6.2.5　局内光缆的敷设 105

6.2.6　长途管道气送光缆的敷设 106

6.2.7　架空复合地线光缆的敷设 106

6.3　光缆接续与成端 107

6.3.1　光纤接续损耗 107

6.3.2　光纤熔接机 108

6.3.3　光缆接续工艺 109

6.3.4　多芯带状光纤熔接 109

6.3.5　光缆成端 110

6.4　光缆线路工程检测 111

6.4.1　光缆单盘检测 111

6.4.2　光缆接续现场监测 112

6.4.3　再生段全程竣工测试 112

6.5　光缆线路维护与应急抢修 113

6.5.1　光缆线路维护的基本原则 113

6.5.2　维护管理组织 113

6.5.3　光缆线路常规维护 114

6.5.4　光缆线路障碍及处理 116

6.5.5　光缆线路应急抢修 116

6.5.6　线路障碍应急抢修程序 117

复习与思考 118

第7章　光传输设备的操作与维护 119

7.1　SDH光传输设备的系统结构 119

7.2　SDH硬件系统 120

7.2.1　系统功能框图 120

7.2.2　硬件单板联系 121

7.2.3　硬件单板排列 122

7.3　SDH网管系统 122

7.3.1　网管软件层次结构 122

7.3.2　网管的组网方式 123

7.3.3　网管的运行环境 124

7.4　SDH网管系统的功能 124

7.4.1　系统管理 125

7.4.2　配置管理 125

7.4.3　告警管理 126

7.4.4  性能管理 127

7.4.5　安全管理 128

7.4.6　维护管理 129

7.5　SDH设备的安装、调试流程 130

7.5.1　安装准备 131

7.5.2　硬件安装 131

7.5.3　软件安装 132

7.5.4　单点调试 132

7.5.5　系统联调 132

7.6　SDH系统调测 133

7.6.1  系统调测流程 133

7.6.2  配置并连接网元 134

7.6.3  光接口测试 134

7.6.4　电接口测试 136

7.6.5　抖动测试 137

7.6.6　时钟性能测试 138

7.6.7　设备自环测试 138

7.6.8  连通光路 138

7.6.9  公务电话和业务检查 139

7.6.10　保护功能和同步检查 139

7.6.11　性能及网管功能检查 139

复习与思考 139

第8章  光纤通信系统的设计 140

8.1　设计原则 140

8.1.1  工程设计与系统设计 140

8.1.2  系统设计的内容 141

8.1.3  系统设计的方法 141

8.2  数字传输系统的设计 144

8.2.1  系统技术考虑 144

8.2.2  光通道功率代价和损耗、色散预算 144

8.3　光纤系统实例 146

复习与思考 148

第9章　光纤通信常用仪表及应用 149

9.1　光时域反射仪 149

9.1.1　光时域反射仪的工作原理 149

9.1.2　光时域反射仪的使用方法 151

9.2　光功率计 152

9.2.1　光功率计简介 152

9.2.2　光功率计的使用 153

9.3　误码测试仪及系统误码性能测试 154

9.3.1　误码测试仪简介 154

9.3.2　误码性能 154

9.3.3　SDH设备的误码测试 156

9.3.4　系统误码性能测试 158

9.3.5　光端机接收灵敏度性能测试 160

9.4　数字传输分析仪 161

9.4.1　SDH/PDH数字传输分析仪简介 161

9.4.2　SDH/PDH数字传输分析仪的抖动测试 163

复习与思考 164

附录A　光纤通信工程常用图形符号 165

附录B　光功率单位换算表 171

附录C  光纤标准对照与光纤工作波段 172

附录D  架空复合地线光缆安装金具 173

附录E　光缆线路施工和维护常用仪器与工具 176

光纤通信技术常用英文缩写 179

主要参考文献 186

    全书在系统介绍光纤通信基本原理与相关技术的基础上，兼顾了现代光纤通信的主流技术和发展应用，以实践应用为核心，以光纤通信技术的基础任务为载体，强调课程学习与真实工作任务之间的关联，全面讲述了光纤接续、系统设计、测试与线路维护方式、光传输系统的操作与维护、光纤通信系统的设计等应用知识，突出了使用性与工程实践性。强调光纤通信技术理论与工程实践的结合，注重实际施工与操作能力的培养。

    梁瑞生，男，教授，现任职于华南师范大学信息光电子科技学院，同时是中国物理学会光物理专业委员会、中国光学学会教育专业委员会、广东省仪器仪表学会的重要负责人，承担多项国家自然科学基金项目，获得广东省自然科学三等奖、广东省高教厅科技进步二等奖、三等奖等多个奖项。

应用型本科通信、电子信息工程、应用电子、信息工程等专业的学生。

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