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序1

第一章 光纤通信概论4

1-1 通信系统的构成4

1-2 光纤传输链路的组成要素9

1-3 光纤系统12

1-4 本书的使用和范围14

参考文献15

第二章 光纤的结构和波导原理17

2-1 光的本性18

2-2 光学的基本定律和定义22

2-3 光纤的模式和构成25

2-3-1 光纤的类型25

2-3-2 射线和模式28

2-3-3 阶跃折射率光纤的结构30

2-3-4 射线光学表示30

2-3-5 波的表示33

2-4 圆形波导的模式理论34

2-4-1 麦克斯韦方程组36

2-4-2 波导方程37

2-4-3 阶跃折射率光纤的波动方程40

2-4-4 模式方程41

2-4-5 阶跃折射率光纤中的模式43

2-4-6 阶跃折射率光纤中的功率流47

2-5 梯度折射率光纤的结构50

2-5-1 梯度折射率光纤的数值孔径（NA）50

2-5-2 梯度折射率光纤中的模式51

2-6 小结55

习题57

参考文献60

第三章 光纤中信号的蜕变62

3-1 光纤的材料和制造方法概论63

3-2 衰减65

3-2-1 衰减的单位65

3-2-2 吸收65

3-2-3 散射损耗69

3-2-4 辐射损耗71

3-2-5 纤芯和包层中的损耗74

3-3 光波导中的信号失真75

3-3-1 信息容量的确定76

3-3-2 群时延78

3-3-3 材料色散79

3-3-4 波导色散81

3-3-5 模间色散85

3-4 梯度折射率波导中的脉冲展宽86

3-5 模式耦合93

3-6 小结94

习题96

参考文献98

第四章 光源102

4-1 发光二极管（LED）103

4-1-1 发光二极管的结构103

4-1-2 光源材料106

4-1-3 内量子效率110

4-1-4 调制能力115

4-1-5 瞬态响应117

4-1-6 功率-带宽乘积118

4-2 激光二极管119

4-2-1 激光二极管的结构和阈值条件120

4-2-2 模式特性和辐射图样125

4-2-3 激光二极管的调制126

4-2-4 温度效应127

4-3 光源的线性130

4-4 模式噪声和反射噪声134

4-5 可靠性的考虑135

4-6 小结140

习题142

参考文献145

第五章 功率的激励和耦合149

5-1 光源对光纤的激励150

5-1-1 光源的输出图样150

5-1-2 耦合功率的计算152

5-1-3 功率的激励与波长的关系154

5-1-4 稳态数值孔径155

5-2 提高耦合效率的透镜系统156

5-2-1 非成象微球158

5-2-2 激光二极管与光纤的耦合160

5-3 光纤与光纤的连接161

5-3-1 机械偏移164

5-3-2 与光纤有关的损耗171

5-3-3 光纤端面的制备172

5-4 连接方法173

5-5 光纤连接器175

5-6 小结176

习题178

参考文献179

第六章 光检测器183

6-1 光电二极管的物理原理184

6-1-1 pin光检测器184

6-1-2 雪崩光电二极管189

6-2 光检测器的噪声192

6-2-1 噪声源193

6-2-2 信噪比196

6-3 检测器的响应时间197

6-3-1 耗尽层的光电流197

6-3-2 响应时间199

6-4 雪崩倍增噪声203

6-5 温度对雪崩增益的影响206

6-6 光电二极管的材料207

6-7 小结209

习题211

参考文献215

第七章 光接收机原理218

7-1 接收机的基本原理219

7-1-1 数字信号的传输220

7-1-2 差错的来源221

7-1-3 接收机的组态223

7-2 数字接收机性能的计算226

7-2-1 接收机的噪声228

7-2-2 散粒噪声230

7-2-3 接收机灵敏度的计算232

7-2-4 特性曲线238

7-2-5 非零值消光比244

7-3 前置放大器的设计246

7-3-1 高阻抗场效应晶体管放大器247

7-3-2 高阻抗双极晶体管放大器249

7-3-3 互阻抗放大器250

7-4 模拟接收机252

7-5 小结256

习题257

参考文献261

第八章 传输链路分析263

8-1 点-点光纤链路264

8-1-1 对系统的考虑265

8-1-2 链路功率估算267

8-1-3 上升时间的估算271

8-1-4 传输距离与比特率的关系275

8-2 波分复用（WDM）277

8-3 数据总线282

8-3-1 星形数据总线282

8-3-2 T形耦合器数据总线285

8-4 线路编码289

8-4-1 不归零码290

8-4-2 归零码292

8-4-3 块码293

8-5 小结294

习题296

参考文献300

第九章 测量方法304

9-1 衰减测量305

9-1-1 测量光纤衰减的剪断法305

9-1-2 光学时域反射仪309

9-2 光纤故障点位置的测定312

9-3 色散的测量312

9-3-1 时域色散测量314

9-3-2 频域色散测量317

9-4 剖面折射率分布的测量318

9-4-1 端面反射法319

9-4-2 透射近场扫描法320

9-4-3 折射近场法321

9-4-4 干涉法322

9-4-5 聚焦法324

9-5 光源特性的测量324

9-5-1 发光二极管的响应时间326

9-5-2 谐波失真328

9-5-3 互调失真330

9-6 眼图331

9-7 小结334

习题336

参考文献338

第十章 光纤的制造和成缆341

10-1 光纤的材料341

10-1-1 玻璃光纤342

10-1-2 包层为塑料的玻璃光纤344

10-1-3 塑料光纤344

10-2 光纤的制作345

10-2-1 外汽相氧化法346

10-2-2 汽相轴向沉积法347

10-2-3 改进的化学汽相沉积法349

10-2-4 双坩埚法349

10-3 光纤的机械性能350

10-4 光缆356

10-5 小结358

习题360

参考文献362

附录365

A．国际单位制365

B．若干有用的数学公式366

B-1 三角恒等式366

B-2 矢量分析366

B-2-1 直角坐标366

B-2-2 柱面坐标367

B-2-3 矢量恒等式367

B-3 积分公式367

B-4 级数展开式369

参考文献369

C．贝塞尔函数369

C-1 第一类贝塞尔函数369

C-1-1 各种定义369

C-1-2 递推关系370

C-2 修正贝塞尔函数371

C-2-1 积分表示371

C-2-2 递推关系371

C-3 渐近展开式371

C-4 伽玛函数372

D．分贝372

D-1 分贝的定义372

D-2 dBm373

D-3 奈培（N）374

E．半导体物理简介374

E-1 能带374

E-2 本征（内禀型）材料和非本征材料376

E-3 pn结376

E-4 直接带隙和间接带隙378

E-5 半导体器件的制作380

参考文献380

F．通信理论简介381

F-1 相关函数381

F-2 频谱密度381

F-3 噪声等效带宽382

F-4 卷积383