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第1章 导论1

1．1 光放大器的类型与发展1

1．2 受激辐射光放大器的理论基础3

1．2．1 爱因斯坦发射系数与粒子数反转3

1．2．2 受激辐射放大的增益系数4

1．2．3 受激辐射光放大器的增益谱特性4

1．3 受激散射光放大器的理论基础6

1．3．1 受激喇曼散射的增益系数6

I．3．2 受激布里渊散射的增益系数8

1．4 光放大器的应用10

第2章 有源光纤13

2．1 石英与氟化物玻璃基质中的稀土离子13

2．1．1 稀土元素及其原子结构13

2．1．2 能级结构及其跃迁特性14

2．1．3 掺杂玻璃激光基质的特性15

2．1．4 掺稀土离子玻璃的吸收和荧光特性16

2．1．5 影响稀土掺杂玻璃特性的因素18

2．2．1 掺杂光纤的制造19

2．2 掺杂光纤的制造与特性测量19

2．2．2 掺杂光纤特性参数的测量21

2．3 掺杂光纤的特性参数24

2．3．1 吸收截面和发射截面24

2．3．2 吸收系数和发射系数26

第3章 掺铒光纤放大器的理论基础28

3．1 本地速率方程及其稳态解29

3．1．1 三能级激光系统的原子速率方程29

3．1．2 掺铒光纤放大系统的原子速率方程30

3．2．1 功率传输方程32

3．2 光纤放大系统的传输方程32

3．2．2 简化的功率传输方程35

3．3 光纤放大器的小信号放大特性37

3．3．1 小信号增益特性38

3．3．2 小信号放大时的噪声系数40

3．4 光纤放大器的近似分析41

3．5 光纤放大器的瞬态增益效应43

3．5．1 输入端的动态增益特性44

3．5．2 输出端的动态增益特性46

3．6．1 密度矩阵方程及其稳态解47

3．6 密度矩阵理论47

3．6．2 复极化率与放大器增益50

第4章 掺铒光纤放大器的特性与结构设计53

4．1 掺铒光纤放大器的增益特性53

4．1．1 小信号增益特性53

4．1．2 增益谱特性与放大器带宽53

4．2 增益饱和与饱和输出功率56

4．3 放大自发辐射噪声与噪声系数58

4．4．1 EDFA长度和泵浦功率的确定60

4．4 掺铒光纤放大器的参数设计考虑60

4．4．2 EDFA光纤波导参数的选取62

4．4．3 EDFA泵浦波长的选取63

4．5 掺饵光纤放大器的基本结构和结构配件68

4．5．1 EDFA的基本结构68

4．5．2 EDFA的结构配件68

4．6 特种结构EDFA70

4．6．1 分段组合高增益EDFA70

4．6．2 低噪声EDFA70

4．6．3 双向放大EDFA72

4．6．4 反射型EDFA73

第5章 掺钕与掺镨光纤放大器74

5．1 掺钕光纤放大器的理论基础74

5．1．1 掺钕光纤的能级结构与速率方程74

5．1．2 功率传输方程76

5．2 掺钕光纤放大器的特性与设计考虑78

5．2．1 掺钕光纤的物理参数78

5．2．2 掺钕光纤放大器的基本特性78

5．3．1 接人光滤波器的NDFA设计与性能提高80

5．3 掺钕光纤放大器的结构设计与性能提高80

5．3．2 掺钕光纤参数对放大器性能的影响82

5．4 掺镨光纤放大器的理论基础82

5．4．1 掺错光纤的能级结构与光谱特性83

5．4．2 掺错光纤中的功率传输方程83

5．5 掺镨光纤放大器的结构与特性85

5．6 掺镨光纤放大器的应用举例87

第6章 分布式光纤放大器89

6．1 分布式掺铒光纤放大器89

6．1．1 d-EDFA的原理与结构89

6．1．2 d-EDFA的传输放大特性90

6．2 d-EDFA的设计考虑92

6．2．1 铒光纤的设计考虑92

6．2．2 泵浦方式和泵浦功率94

6．2．3 准分布式掺铒光纤放大器95

6．2．4 超长距离d-EDFA传输系统设计举例96

6．3 光纤喇曼放大器96

6．3．1 光纤受激喇曼增益系数与喇曼脉冲的输出功率96

6．3．2 光纤喇曼放大器的增益与饱和特性99

6．3．3 光纤喇曼放大器的性能与应用100

6．4 光纤布里渊放大器101

6．4．1 光纤受激布里渊增益系数101

6．4．2 光纤布里渊放大器的增益与饱和特性102

6．4．3 光纤布里渊放大器的性能与应用103

第7章 半导体光放大器105

7．1 半导体光放大器的结构、原理与增益特性105

7．2 半导体光放大器的饱和特性107

7．3 牛导体光放大器的噪声特性110

7．3．1 半导体光放大器噪声的基本方程110

7．3．2 行波半导体光放大器的噪声111

7．4 半导体光放大器的瞬态放大特性112

7．3．3 F-P腔半导体光放大器的噪声112

7．4．1 瞬态放大方程与瞬态增益113

7．4．2 增益饱和与脉冲形变114

7．4．3 频率啁啾与脉冲压缩114

7．4．4 增益恢复时间与图形失真115

7．5 半导体光放大器的多信道放大特性116

第8章 光放大器在数字光纤通信系统中的应用119

8．1 光放大器在数字光纤通信系统中的应用方案119

8．2．1 光放大器对直接检测数字光纤通信系统噪声特性的影响120

8．2 光放大器对数字光纤通信系统性能的影响120

8．2．2 光放大器对数字光纤通信系统接收信噪比和灵敏度的影响121

8．2．3 光放大器对直接检测数字光纤通信系统误码特性的影响124

8．3 级联光放大数字通信系统128

8．3．1 级联光放大数字通信系统的噪声特性128

8．3．2 级联光放大数字通信系统的接收灵敏度和传输距离132

8．3．3 光放大器在多信道光通信系统中的应用134

8．4 光放大器在光孤子通信系统中的应用137

8．4．1 光孤子通信的基本概念138

8．4．2 光纤损耗与光孤子的能量补偿放大原理139

8．4．3 光放大器ASE噪声对光孤子通信系统通信容量的限制140

8．5 光放大器的自动增益与功率控制141

8．5．1 自动增益控制141

8．5．2 自动功率控制142

第9章 光放大器在模拟光纤通信系统中的应用145

9．1 模拟光纤通信系统的特性参量145

9．1．1 AM和FM调制格式145

9．1．2 模拟副载波调制系统的载噪比146

9．1．3 模拟副载波复用系统的互调分量147

9．2 模拟调制信号放大对EDFA性能的要求148

9．2．1 模拟光放大分配系统的载噪比148

9．2．2 模拟光放大分配系统的功率预算150

9．2．3 EDFA的增益饱和特性与模拟光放大分配系统的二阶失真153

9．3 模拟光纤通信系统的设计考虑155

9．3．1 光放大系统性能限制因素155

9．3．2 光放大系统的信噪比与分配能力156

9．4 EDFA在模拟CATV系统中应用举例157

10．1．1 通信网的分层162

10．1 光纤通信网的类型与特点162

第10章 光放大器在光纤通信网中的应用162

10．1．2 光纤用户网的结构163

10．1．3 光纤用户网的接人方法164

10．2 光放大器在总线和环形网中的应用165

10．2．1 在非再生双总线光子网中的应用165

10．2．2 在非再生WDM环形网中的应用168

10．2．3 在双向W1)M自愈光环形网中的应用170

10．3 光放大器在无源星形网和全光网中的应用172

10．3．1 广播网172

10．3．2 交互式PON和全光传送网174

10．4 光放大器在全光开关和选通门中的应用177

10．4．1 EDFA选通光开关177

10．4．2 NALM选通光开关178

10．5 光放大器在光信号处理中的应用179

10．5．1 在波长变换器中的应用179

10．5．2 在全光再生器中的应用180

10．5．3 在全光时分解复用中的应用181

10．5．4 在光延时线与光纤存储环中的应用181

参考文献183