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1 光纤概论1

1.1 光纤通信简史1

1.2 光纤特点3

1.2.1 信道容量3

1.2.2 光纤特点4

1.3 光纤性能5

1.3.1 线性效应5

1.3.2 非线性效应7

1.4 光纤类型演进9

1.4.1 研究历程9

1.4.2 类型演进10

参考文献19

2 光纤波导理论21

2.1 引言21

2.2 光纤结构与光纤类型22

2.2.1 光纤结构22

2.2.2 光纤类型22

2.3 光纤理论25

2.3.1 射线光学理论25

2.3.2 波动光学理论30

2.4 光纤模式32

2.4.1 光纤模式的概念32

2.4.2 传导模场分布32

2.4.3 归一化参数35

2.4.4 模式分布35

2.4.5 传导模数量37

2.5 单模光纤38

2.5.1 单模传输条件38

2.5.2 模场直径39

参考文献41

3 光纤设计42

3.1 引言42

3.2 设计原则43

3.3 折射率分布44

3.4 光纤设计实例45

3.4.1 多模光纤45

3.4.2 单模光纤46

参考文献52

4 光纤传输性能53

4.1 引言53

4.2 光纤衰减54

4.2.1 衰减54

4.2.2 衰减机理56

4.2.3 光纤衰减谱60

4.2.4 解决对策62

4.3 光纤色散63

4.3.1 色散63

4.3.2 色散机理65

4.3.3 表示方法70

4.3.4 光纤的色散特点73

4.3.5 带宽与距离的乘积75

4.3.6 解决对策76

4.4 光纤偏振模色散77

4.4.1 偏振模色散77

4.4.2 产生机理78

4.4.3 表示方法79

4.4.4 影响作用80

4.4.5 解决对策81

4.5 光纤非线性效应82

4.5.1 非线性效应82

4.5.2 非线性机理86

4.5.3 非线性相位调制91

4.5.4 影响作用96

4.5.5 解决对策97

参考文献98

5 常用的通信光纤99

5.1 引言99

5.2 光纤研究历程100

5.2.1 多模光纤100

5.2.2 单模光纤102

5.3 光纤标准103

5.3.1 光纤标准概述103

5.3.2 光纤性能参数104

5.3.3 光纤属性104

5.4 光纤类型112

5.4.1 多模光纤112

5.4.2 单模光纤114

5.5 通信光纤性能特点115

5.5.1 多模光纤115

5.5.2 单模光纤118

参考文献138

6 吉比特级塑料光纤139

6.1 引言139

6.2 结构与类型140

6.2.1 结构140

6.2.2 类型140

6.3 制造方法140

6.3.1 阶跃折射率-塑料光纤140

6.3.2 梯度折射率-塑料光纤141

6.4 光纤衰减144

6.4.1 吸收损耗145

6.4.2 散射损耗146

6.4.3 低损耗塑料光纤147

6.5 光纤带宽148

6.5.1 模色散148

6.5.2 模间色散149

6.5.3 模内色散151

6.5.4 高带宽塑料光纤151

6.6 研究方向154

6.6.1 应用场所154

6.6.2 研究方向157

参考文献158

7 新型多模光纤159

7.1 引言159

7.2 多模光纤传输理论160

7.3 多模光纤带宽161

7.3.1 宽带161

7.3.2 光纤特性163

7.4 10Gbit/s以太网系统模型164

7.5 新型多模光纤最新发展168

7.5.1 弯曲不敏感多模光纤168

7.5.2 宽带OM4多模光纤171

7.5.3 光互连多芯多模光纤175

参考文献178

8 少模光纤180

8.1 引言180

8.2 少模光纤波导条件181

8.3 少模光纤模式结构设计183

8.3.1 线性偏振模183

8.3.2 分布模式耦合185

8.3.3 差分群时延186

8.3.4 差分群时延累积187

8.3.5 非阶跃折射率分布187

8.4 少模光纤结构优化189

8.4.1 空分复用阶跃折射率少模光纤189

8.4.2 阶跃折射率光纤结构变化190

8.4.3 空分复用双模梯度少模光纤192

8.4.4 向更多模数扩展195

8.5 少模-多芯光纤196

8.5.1 产生背景196

8.5.2 设计原则197

8.5.3 设计实例198

8.6 少模光纤传输系统201

8.6.1 少模光纤201

8.6.2 关键技术202

8.6.3 少模光纤MIMO传输系统204

8.6.4 少模光纤单模工作传输系统205

8.7 少模光纤研究方向207

参考文献208

9 多芯光纤209

9.1 引言209

9.2 多芯光纤类型211

9.2.1 多芯光纤分类211

9.2.2 多芯光纤性能212

9.3 多芯光纤设计213

9.3.1 仿真模型213

9.3.2 高密度纤芯排列213

9.3.3 扩大有效面积214

9.3.4 扩大纤芯数215

9.4 制造工艺216

9.4.1 工艺决定性能216

9.4.2 制造工艺216

9.4.3 光纤试验样性能217

9.5 纤芯之间串扰218

9.5.1 多芯光纤的芯间的串扰218

9.5.2 耦合模方程219

9.5.3 弯曲和扭转作用220

9.6 串扰抑制221

9.6.1 模式耦合抑制221

9.6.2 相位匹配抑制222

9.6.3 串扰抑制的目标水平223

9.7 截止波长变化224

9.8 有效横截面面积的有效利用225

9.8.1 外包层厚度和外纤芯附加损耗225

9.8.2 包层直径和机械强度226

9.8.3 纤芯排列226

9.9 大容量传输227

9.9.1 关键的结构参数227

9.9.2 超低串扰和超低损耗光纤229

9.9.3 空分复用频谱效率229

9.10 多芯光纤研究方向231

参考文献231

10 光纤传输系统233

10.1 引言233

10.2 光纤传输系统235

10.2.1 发展历程235

10.2.2 电信技术发展趋势237

10.2.3 传输系统239

10.3 光纤传输系统设计253

10.3.1 工作波长253

10.3.2 路由选择254

10.3.3 系统传输容量254

10.3.4 光纤选型254

10.3.5 设备选型256

10.4 光缆链路传输性能计算256

10.4.1 衰减性能计算256

10.4.2 色散性能计算257

10.4.3 偏振模色散性能259

参考文献261

11 光网络262

11.1 引言262

11.2 光传送网263

11.2.1 网络分层结构263

11.2.2 接口结构264

11.2.3 比特速率与传输容量265

11.2.4 OTN帧结构265

11.2.5 复用与映射266

11.2.6 技术特点267

11.2.7 应用268

11.3 分组传送网269

11.3.1 技术体制269

11.3.2 网络分层结构269

11.3.3 关键技术270

11.3.4 技术特点271

11.3.5 应用271

11.4 自动交换光网络272

11.4.1 体系结构272

11.4.2 关键技术274

11.4.3 技术特点275

11.4.4 应用275

11.5 光纤接入网276

11.5.1 宽带接入276

11.5.2 接入网277

11.5.3 光纤接入网278

11.5.4 无源光网络279

11.5.5 以太网无源光网络281

11.5.6 下一代无源光网络285

11.6 未来光网络288

参考文献289

12 光纤系统应用前沿研究291

12.1 引言291

12.2 多模光纤模分复用25.5 Gbit/s传输系统293

12.2.1 系统组成293

12.2.2 研究内容295

12.2.3 特点分析296

12.3 多模光纤40Gbit/s传输系统297

12.3.1 系统组成297

12.3.2 研究内容300

12.3.3 特点分析302

12.4 塑料光纤100Gbit/s以太网302

12.4.1 系统组成302

12.4.2 研究内容304

12.4.3 特点分析306

12.5 G.6 57光纤100Gbit/s传输系统306

12.5.1 系统组成306

12.5.2 研究内容307

12.5.3 特点分析308

12.6 超低损耗等光纤1.2 Tbit/s传输系统309

12.6.1 系统组成309

12.6.2 研究内容311

12.6.3 特点分析312

12.7 G.6 52光纤30.7 Tbit/s相干光传输系统313

12.7.1 系统组成313

12.7.2 研究内容315

12.7.3 特点分析316

12.8 19芯光纤空分复用305Tbit/s传输系统316

12.8.1 系统组成316

12.8.2 研究内容318

12.8.3 特点分析320

参考文献320