《光纤通信技术》分三篇共九章,主要内容:纤通信基本知识(光纤通信概论,通信光纤与光缆,光通信器件);系统阐述了光纤通信技术的应用(光纤传输体系与光网络,光纤传输设备与线路编码,光缆线路的设计、敷设与维护) ,重点讲授了光纤通信实践技能(光纤与光缆接续技术,光纤与光缆测试技术,光纤通信技能实训)。《光纤通信技术》在内容选取上力求做到光纤通信理论的系统性、光纤通信技术的新颖性和光纤通信能力的实用性。
进入21世纪以来,高等职业教育呈现出快速发展的形势。高等职业教育的发展,丰富了高等教育的体系结构,突出了高等职业教育的类型特色,顺应了人民群众接受高等教育的强烈需求,为现代化建设培养了大量高素质技能型专门人才,对高等教育大众化作出了重要贡献。目前,高等职业教育在我国社会主义现代化建设事业中发挥着越来越重要的作用。
教育部2006年下发了《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》,其中提出了深化教育教学改革,重视内涵建设,促进“工学结合”人才培养模式改革,推进整体办学水平提升,形成结构合理、功能完善、质量优良、特色鲜明的高等职业教育体系的任务要求。 根据新的发展要求,高等职业院校积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位群任职要求,参照相关职业资格标准,改革课程体系和教学内容,建立突出职业能力培养的课程标准,规范课程教学的基本要求,提高课程教学质量,不断更新教学内容,而实施具有工学结合特色的教材建设是推进高等职业教育改革发展的重要任务。
为配合教育部实施质量工程,解决当前高职高专精品教材不足的问题,西安电子科技大学出版社与中国高等职业技术教育研究会在前三轮联合策划、组织编写“计算机、通信电子、机电及汽车类专业”系列高职高专教材共160余种的基础上,又联合策划、组织编写了新一轮“计算机、通信、电子类”专业系列高职高专教材共120余种。这些教材的选题是在全国范围内近30所高职高专院校中,对教学计划和课程设置进行充分调研的基础上策划产生的。教材的编写采取在教育部精品专业或示范性专业的高职高专院校中公开招标的形式,以吸收尽可能多的优秀作者参与投标和编写。在此基础上,召开系列教材专家编委会,评审教材编写大纲,并对中标大纲提出修改、完善意见,确定主编、主审人选。该系列教材以满足职业岗位需求为目标,以培养学生的应用技能为着力点,在教材的编写中结合任务驱动、项目导向的教学方式,力求在新颖性、实用性、可读性三个方面有所突破,体现高职高专教材的特点。已出版的第一轮教材共36种,2001年全部出齐,从使用情况看,比较适合高等职业院校的需要,普遍受到各学校的欢迎,一再重印,其中《互联网实用技术与网页制作》在短短两年多的时间里先后重印6次,并获教育部2002年普通高校优秀教材奖。第二轮教材共60余种,在2004年已全部出齐,有的教材出版一年多的时间里就重印4次,反映了市场对优秀专业教材的需求。前两轮教材中有十几种入选国家“十一五”规划教材。第三轮教材2007年8月之前全部出齐。本轮教材预计2008年全部出齐,相信也会成为系列精品教材。
教材建设是高职高专院校教学基本建设的一项重要工作。多年来,高职高专院校十分重视教材建设,组织教师参加教材编写,为高职高专教材从无到有,从有到优、到特而辛勤工作。但高职高专教材的建设起步时间不长,还需要与行业企业合作,通过共同努力,出版一大批符合培养高素质技能型专门人才要求的特色教材。
我们殷切希望广大从事高职高专教育的教师,面向市场,服务需求,为形成具有中国特色和高职教育特点的高职高专教材体系作出积极的贡献。
第一篇 光纤通信基本知识
第1章 光纤通信概论
1.1 光纤通信发展历程
1.1.1 光纤通信的产生与发展
1.1.2 光纤通信发展趋势
1.2 光纤通信的系统构成
1.2.1 光纤通信系统的分类
1.2.2 光纤通信系统的基本组成
1.3 光纤通信的特点
1.4 光纤通信新技术
1.4.1 相干光通信
1.4.2 光孤子通信
1.4.3 全光通信网
小结
思考题
第2章 通信光纤与光缆
2.1 光纤的结构和分类
2.1.1 光纤的结构
2.1.2 光纤的种类
2.1.3 光纤的结构参数
2.2 光纤的导光原理
2.2.1 光的反射与折射
2.2.2 光在光纤中的传播
2.2.3 光在光纤中的传播模式
2.3 光纤的传输特性
2.3.1 光纤的衰减特性
2.3.2 光纤的色散特性
2.4 单模光纤和多模光纤
2.4.1 G.651多模光纤
2.4.2 G.652常规单模光纤
2.4.3 G.653零色散位移光纤(DSP)
2.4.4 G.654低衰减单模光纤
2.4.5 G.655非零色散位移光纤
2.4.6 G.656三波段光纤
2.5 光缆的结构与分类
2.5.1 光缆的缆芯
2.5.2 光缆的护层
2.5.3 光缆的分类
2.6 光缆的型号与标志
2.6.1 光缆型号的国标规定
2.6.2 识别标志
小结
思考题
第3章 光通信器件
3.1 LD和LED光源
3.1.1 半导体中光的发射与激射
3.1.2 半导体发光二极管
3.1.3 半导体激光器
3.2 PIN和APD光检测器
3.2.1 光电转换原理
3.2.2 PIN光电二极管
3.2.3 雪崩光电二极管
3.2.4 光检测器的特性
3.3 EDFA光纤放大器
3.3.1 光放大器的类型
3.3.2 EDFA的组成
3.3.3 EDFA的工作原理
3.4 无源光器件
3.4.1 光纤连接器
3.4.2 光衰减器
3.4.3 波分复用器
3.4.4 光耦合器
3.4.5 光隔离器
小结
思考题
第二篇 光纤通信技术的应用
第4章 光纤传输体系与光网络
4.1 光纤准同步数字传输体系
4.1.1 复接的基本概念
4.1.2 准同步数字复接体系(PDH)
4.2 光纤同步数字传输体系
4.2.1 SDH的基本概念
4.2.2 SDH的速率和帧结构
4.2.3 同步复用和映射方法
4.3 光纤通信复用技术
4.3.1 光空分复用(OSDM)
4.3.2 光波分复用(OWDM)
4.3.3 光频分复用(OFDM)
4.3.4 光时分复用(OTDM)
4.3.5 光码分复用(OCDM)
4.3.6 光副载波复用(OSCM)
4.3.7 时间压缩复用(TCM)
4.4 光纤传输网络
4.4.1 光纤SDH网络
4.4.2 光纤ATM网络
4.4.3 光纤IP网络
4.5 光纤接入网
4.5.1 光纤接入网的基本概念
4.5.2 无源光网络(PON)接入技术
4.5.3 有源光网络(AON)接入技术
4.6 光纤有线电视系统
4.6.1 光纤(CATV)传输系统
4.6.2 HFC网络
小结
思考题
第5章 光纤传输设备与线路编码
5.1 光发射机
5.1.1 光发射机的组成
5.1.2 调制电路与控制技术
5.1.3 光发射机的主要指标
5.2 光接收机
5.2.1 光接收机的组成
5.2.2 光接收机的性能指标
5.3 SDH光端机接口标准
5.3.1 光接口的标准化
5.3.2 光接口的参数
5.4 线路编码
5.4.1 光纤传输对线路码型的要求
5.4.2 光纤通信系统常用的线路码型
小结
思考题
第6章 光缆线路的设计、敷设与维护
6.1 光缆线路的设计
6.1.1 光缆线路路由的选择
6.1.2 光缆线路敷设方式的选择
6.1.3 光缆结构程式的选择
6.1.4 中继距离的计算
6.2 直埋光缆的敷设
6.2.1 开沟与处理
6.2.2 光缆敷设
6.2.3 光缆保护
6.2.4 线路标石
6.3 管道光缆的敷设
6.3.1 光缆管道的清洗
6.3.2 管道光缆的敷设机具
6.3.3 管道光缆的敷设方法
6.3.4 管道光缆的敷设步骤
6.4 架空光缆的敷设
6.4.1 杆路与吊线的选择
6.4.2 吊挂式架设
6.4.3 缠绕式架设
6.4.4 架空光缆的接地保护
6.5 水底光缆的敷设
6.5.1 水底光缆的敷设条件
6.5.2 水底光缆的埋深与挖沟
6.5.3 水底光缆的布放
6.5.4 水底光缆的水线标志
6.6 光缆线路的维护
6.6.1 光缆线路维护的目的及内容
6.6.2 光缆的常规维护
6.6.3 光缆线路的故障维修
6.6.4 光缆线路维护作业规范
小结
思考题
第三篇 光纤通信实践技能
第7章 光纤与光缆接续技术
7.1 光纤接续
7.1.1 光纤接续方式分类与基本要求
7.1.2 减小光纤接续损耗的措施
7.1.3 光纤的端面处理
7.1.4 单模光纤的熔接
7.1.5 熔接后的机械强度
7.2 光纤熔接机
7.2.1 光纤熔接机简介
7.2.2 光纤熔接机使用与操作
7.3 光缆接续
7.3.1 光缆接续基本要求
7.3.2 光缆接头盒选择条件及光纤接续基本要求
7.3.3 光缆接头盒施工过程
7.4 光缆成端
7.4.1 无人中继站的光缆成端
7.4.2 局内光缆的成端
小结
思考题
第8章 光纤与光缆测试技术
8.1 光时域反射仪(OTDR)
8.1.1 光时域反射仪(OTDR)的工作原理
8.1.2 光时域反射仪(OTDR)的参数设置
8.1.3 OTDR测试基本步骤
8.2 光源与光功率计
8.2.1 高稳定度光源
8.2.2 光功率计
8.2.3 便携式光纤多用表
8.3 光纤平均衰减测试
8.3.1 光纤平均衰减的切断法测试
8.3.2 光纤平均衰减的插入法测试
8.3.3 光纤平均衰减的背向散射法测试
8.4 光纤接头衰减测试
8.4.1 光纤接头衰减的比较法测试
8.4.2 光纤接头衰减的OTDR测试
8.4.3 光纤接头衰减的光纤熔接机估算法
8.5 光纤长度的测试
8.5.1 传输脉冲时延测量法
8.5.2 反射脉冲时延测量法
8.5.3 使用OTDR测试光缆长度
8.6 光纤传输带宽测试
8.6.1 光纤传输带宽的脉冲法测试
8.6.2 光纤传输带宽的扫频法测试
小结
思考题
第9章 光纤通信技能实训
9.1 光纤通信系统技能实训
9.1.1 实训目的
9.1.2 实训内容
9.1.3 实训过程
9.1.4 实训总结
9.2 光纤、光缆结构技能实训
9.2.1 实训目的
9.2.2 实训内容
9.2.3 实训过程
9.2.4 实训总结
9.3 单模光纤开剥、切割、熔接技能实训
9.3.1 实训目的
9.3.2 实训内容
9.3.3 实训过程
9.3.4 实训总结
9.4 光缆接续技能实训
9.4.1 实训目的
9.4.2 实训内容
9.4.3 实训过程
9.4.4 实训总结
9.5 光纤参数测试技能实训
9.5.1 实训目的
9.5.2 实训内容
9.5.3 实训过程
9.5.4 实训总结
9.6 OTDR测试技能实训
9.6.1 实训目的
9.6.2 实训内容
9.6.3 实训过程
9.6.4 实训总结
9.7 光缆线路维护技能实训
9.7.1 实训目的
9.7.2 实训内容
9.7.3 实训过程
9.7.4 实训总结
9.8 光端机指标查阅与测试技能实训
9.8.1 实训目的
9.8.2 实训内容
9.8.3 实训过程
9.8.4 实训总结
思考题
参考文献
1.目视光通信
人类社会发展中的远距离通信的主流是光通信,电气通信的历史不过一百多年。从古埃及、古中国、古希腊和古罗马时代至发明莫尔斯电报的数千年间,远距离通信主要为目视光通信。三千多年前我国周朝就利用烽火台的火光传送敌情消息,到了近现代,战争中用信号弹指挥作战、城市使用信号灯指挥交通等传递信息的方式均可称为目视光通信。我们现在经常提到的光纤通信与这些简单的视觉光通信完全不同,光纤通信是由光通信逐步发展、演变而来的,是指以光波作载波传送信息的通信方式。
2.贝尔的光电话
1880年贝尔发明了一种利用光波作载波传送话音信息的“光电话”,利用太阳光或弧光灯作光源,光束通过透镜聚焦在话筒的振动镜片上,当人对着话筒说话时,振动镜随着话音振动,从而使反射光的强度随着话音的变化而变化。接收端设有一面抛物面反射镜,把从大气中传送来的随着话音而变化的光波反射到硅片上,硅片将光能转变为电流,把电流送到听筒就可以听到发送端讲话的声音。
贝尔的光电话曾受到人们的关注和重视,但是由于当时各种技术条件的限制,这种光电话的传输距离很短,实用意义不大,只能说是光通信的雏形。因为没有理想的光源和良好的传输介质,光通信沉睡了80年。但光电话的发明的确证明了利用光波作载波传递信息的可能性。