《光纤通信系统（第3版）》 沈建华 著，机械工业出版社.pdf

简介：
本书由沈建华编写，为《光纤通信系统》第三版，详细介绍了光纤通信技术的基本原理、应用及最新进展。适合相关专业师生和科研人员参考学习。出版方为机械工业出版社。 《光纤通信系统》第三版由沈建华编著，并由机械工业出版社出版。 本书详尽总结了光纤通信系统的相关知识点，包括基本概念、特点、组成部分以及信号传输与衰减等知识内容；还深入探讨了色散现象及模式截止原理，同时介绍了半导体激光器和发光二极管的特性等方面的专业信息。 1.1 光纤通信的优势 光纤通信具备六大显著优势：大容量数据传输能力、低损耗性、长中继距离、信号泄露率小、高度保密性能以及强大的抗电磁干扰能力，并且重量轻便，敷设简便。这些特点使得光纤通信系统在高速度与远距离信息传递领域具有广阔的应用前景。 1.2 光纤通信系统的构成 该类系统主要包括：光导纤维缆线、光源（即发送端）、光电探测器（接收端）、无源组件以及光放大器等关键部分。这些元件协同工作，共同确保了高速度与长距离的数据传输功能得以实现。 1.4 石英光纤的工作波段 石英光纤的操作范围仅限于850nm、1310nm和1550nm这三个特定的窗口区域，因为在这三个区域内，石英材质具有较低的损耗率特性。 2.1 光信号衰减的原因 光信号在传输过程中的衰弱主要归咎于吸收作用、散射现象及辐射效应等因素所导致的能量损失问题。这些问题最终会造成接收端处信号强度下降的问题。 2.2 光纤损耗系数的概念 光纤的损耗系数是衡量其内部信息传递过程中能量耗损程度的重要参数之一，例如，在某特定条件下光源波长为1550nm时，经过一段长度为五千米的光缆后，传输的能量减少了四分之一，则可以据此计算出该段光缆的具体衰减率。 2.3 瑞利散射机制 瑞利散射是由光纤内部密度分布不均所引发的一种物理现象。它会导致入射光线在传播过程中发生偏移或分散开来的效果，且其损耗程度与波长的平方成反比关系。 2.4 光纤色散效应 色散是指由于不同频率及模式成分之间的群速度差异而导致光信号变形的现象，在单模光纤中主要表现为波导色散现象；而在多模光纤里则以模式间色散为主导因素。 2.5 色散类型与特征 色散主要包括材料引起的色散、结构设计导致的波导效应以及不同传输模式之间的相互作用。其中，单模光纤中的主控因子是波导色散现象；而多模光纤中则以模式间色散为主要影响因素。 2.8 模式截止定义与性质 当包层内传播光线衰减系数W等于零时，则表明达到了所谓的“模式截止”状态。在这种状态下，单模光纤传输的是LP01模式（即HE11矢量波导模式）。 3.1 半导体激光器和发光二极管特性比较 半导体激光器(LD)与发光二极管(LED)均属于光源类型设备，但二者在工作原理及性能参数上存在差异。LD是一种阈值型器件，需要配套的驱动电路支持，并且发射出较窄频谱范围内的光束；而LED则无需达到特定的触发条件即可正常运作，其输出光波宽度较大，在低要求应用场景中更为适用。 3.2 半导体激光器阈电流特性 LD设备启动时所需的最小激励电流被称为“阈值电流”，它与温度及使用时间成正相关关系。同时，为了克服PN结内部的内建电场影响，LD通常需要处于正向偏置状态下工作以确保正常发光。 3.4 半导体激光器发射波长计算 半导体材料GaAs（镓砷）具有1.43电子伏特的能量间隙值Eg。根据这个参数可以推算出由该种材料制成的半导体激光器所发出光束的实际波长数值。