Оптические системы связи

Научная библиотека

Научная библиотека

Оптические системы связи

Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ.— М.: Радио и связь, 1989. — 504 с.

В книге английского специалиста достаточно полно изложены все вопросы, относящиеся к оптическим системам передачи информации. Приведена обобщенная схема оптического канала, даны основные характеристики существующих излучателей и фотоприемников, а также классификация цифровых оптических систем связи в зависимости от их пропускной способности. Рассмотрены особенности распространения света и механизмы потерь в оптических волокнах. Описаны методы изготовления оптических волокон. Рассмотрены принцип действия и основные характеристики полупроводниковых лазеров и фотоприемников различных типов.

Для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами оптической связи, будет полезна студентам вузов.

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
1.2. ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННАЯ ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ КАНАЛА СВЯЗИ
1.3. АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ СВЯЗИ
1.4. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ
2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
2.1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ НА ОСНОВЕ ЛУЧЕВОЙ МОДЕЛИ
2.1.2. Ступенчатое волокно: числовая апертура и межмодовая дисперсия
2.1.3. Распространение света и межмодовая дисперсия в градиентных волокнах
2.2. МАТЕРИАЛЬНАЯ ДИСПЕРСИЯ
2.2.1. Показатель преломления объемной среды: теория
2.2.2. Показатель преломления материала: экспериментальные значения
2.2.3. Временная дисперсия в объемной среде
2.3. СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСИИ МАТЕРИАЛА И МЕЖМОДОВОЙ ДИСПЕРСИИ
2.4. СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКАЯ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ И ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛОКНА
2.4.2. Передаточная характеристика волокна
2.4.3. Общая среднеквадратическая длительность импульсов
3. ПОТЕРИ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
3.1.2. Поглощение
3.1.3. Рассеяние
3.2. ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.3. ОПТИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ ДЛЯ КВАРЦЕВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
3.4. ПЛАСТМАССОВЫЕ ВОЛОКНА И КВАРЦЕВЫЕ ВОЛОКНА С ПОЛИМЕРНОЙ ОБОЛОЧКОЙ
4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КВАРЦЕВЫХ ВОЛОКОН И КАБЕЛЕЙ И ИЗМЕРЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
4.2. ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ
4.3. СОЕДИНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
4.4. ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
4.5. СРАВНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОННЫХ ЛИНИЙ С ОБЫЧНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
5. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В СТУПЕНЧАТЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
5.2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ МОД В ИДЕАЛЬНОМ СТУПЕНЧАТОМ ВОЛОКНЕ
5.3. СЛАБО НАПРАВЛЯЮЩИЕ ВОЛОКНА
5.4. ВРЕМЕННАЯ ДИСПЕРСИЯ В СТУПЕНЧАТЫХ ВОЛОКНАХ
5.5. ОДНОМОДОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
6. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ГРАДИЕНТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
6.1.2. Приближенное решение
6.1.3. Число мод распространения
6.1.4. Изменение постоянной распространения
6.2. ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ ПРИБЛИЖЕНИЯ ВЕНЦЕЛЯ — КРАМЕРСА — БРИЛЛЮЭНА И ЛУЧЕВОЙ МОДЕЛИ
6.3. МЕЖМОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ В ГРАДИЕНТНЫХ ВОЛОКНАХ
6.3.2. Межмодовая дисперсия с учетом материальной дисперсии
6.4. ВНУТРИАЮДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ В ГРАДИЕНТНЫХ ВОЛОКНАХ
6.5. ОБЩАЯ ДИСПЕРСИЯ В ГРАДИЕНТНЫХ ВОЛОКНАХ
6.6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОД
7. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
7.2. СОБСТВЕННЫЕ И ПРИМЕСНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
7.2.2. Примесные полупроводники
7.3. p-n-ПЕРЕХОД
7.3.1. p-n-переход в равновесии
7.3.2. Смещенный p-n-переход
7.4. РЕКОМБИНАЦИЯ И ДИФФУЗИЯ НОСИТЕЛЕЙ
7.5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНЖЕКЦИИ
7.6. ОБЕДНЕННЫЙ СЛОЙ
7.7. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА p-n-ПЕРЕХОДА
8. ИНЖЕКЦИОННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
8.2. СПЕКТРЫ РЕКОМБИНАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
8.3. ПРЯМОЗОННЫЕ И НЕПРЯМОЗОННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
8.4. ВНУТРЕННЯЯ КВАНТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
8.5. ВНЕШНЯЯ КВАНТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
8.6. КОНСТРУКЦИИ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
8.7. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР
9.1.2. Полезные свойства гетеропереходов
9.1.3. Эффективность инжекции
9.1.4. Характеристики гетеропереходов
9.2. ДВОЙНАЯ ГЕТЕРОСТРУКТУРА
9.2.2. Ширина полосы модуляции
9.3. СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ ДИОДЫ НА ОСНОВЕ ДВОЙНОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ
9.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР
10. РАБОТА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА
10.1.2. Условия работы лазера
10.2. ОПТИЧЕСКОЕ УСИЛЕНИЕ В ПОЛУПРОВОДНИКЕ
10.2.2. Скорости спонтанного и индуцированного излучения
10.2.3. Влияние показателя преломления
10.2.4. Расчет коэффициента усиления
10.2.5. Отношение коэффициента усиления к плотности тока
10.2.6. Конкретизация. Упрощения. Рабочие примеры
10.2.7. Полуэмпирический анализ
10.3. ЛАЗЕРНЫЙ ПОРОГ
10.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРОВ
11. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
11.1. ОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛОСКОВЫХ И ЗАРОЩЕННЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУРНЫХ ЛАЗЕРОВ
11.2.2. Спектральные характеристики
11.2.3. Ватт-амперные и вольт-амперные характеристики
11.2.4. Частотные характеристики
11.3. ИСТОЧНИКИ ДЛИННОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
11.4. НАДЕЖНОСТЬ СВЕТОДИОДОВ И ЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ ДВОЙНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР
12. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ р-i-n-ФОТОДИОДНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
12.2. СОБСТВЕННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ
12.3. КВАНТОВЫЙ ВЫХОД
12.4. МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ р-i-n-ФОТОДИОДОВ
12.4.3. Гетеростру ктурные диоды и диоды с барьером Шотки
12.4.4. Фотодиоды для длинноволнового диапазона
12.5. ИМПУЛЬСНЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ p-i-n-ФОТОДИОДОВ
12.6. ШУМ p-i-n-ФОТОДИОДОВ
13. ЛАВИННЫЕ ФОТОДИОДНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
13.2. УСТРОЙСТВО ЛАВИННЫХ ФОТОДИОДОВ
13.3. ШИРИНА ПРОПУСКАНИЯ ЛАВИННЫХ ФОТОДИОДОВ
13.4. ШУМ ЛАВИННЫХ ФОТОДИОДОВ
14. УСИЛИТЕЛЬ ПРИЕМНИКА ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
14.2. ИСТОЧНИКИ ШУМА В ОПТИЧЕСКОМ ПРИЕМНИКЕ
14.3. СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЕЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА
14.4. СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
14.4.3. Усилитель с высоким входным сопротивлением, или интегрирующий усилитель
14.4.4. Усилитель с низким входным сопротивлением
14.4.5. Точное решение для тока фотодиода
14.5. УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, ИЛИ ТРАНСИМПЕДАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
14.6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР
15. РЕГЕНЕРАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ
15.1. ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ ОШИБОК ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ
15.1.3. Характеристики фильтра, минимизирующего межсимвольные помехи
15.1.4. Глаз-диаграмма
15.2. КВАНТОВЫЙ ПРЕДЕЛ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
15.3. ВЛИЯНИЕ ШУМОВ УСИЛИТЕЛЯ И ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ НА ВЕРОЯТНОСТЬ ОШИБОК
15.3.2. Вероятность ошибок для случая, когда усиленный дробовой шум соизмерим с шумом от других источников
15.3.3. Оптимизация оптической системы связи
15.4. ШТРАФ ЗА ШУМ В ПРАКТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
16. ОТКРЫТЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
16.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕДАЧИ
16.2.2. Затухание оптического излучения в атмосфере
16.3. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
16.3.3. Лазерные источники излучения на углекислом газе
16.4. ФОТОДЕТЕКТОРЫ
16.4.3. Фотодетекторы для более длинных волн
16.4.4. Использование гетеродинного детектирования
16.5. ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ
16.5.2. Перспективная оптическая система для связи в ближнем космосе
17. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
17.2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ
17.2.2. Связь на большие расстояния
17.2.3. Услуги местного распределения
17.2.4. Телеметрия и локальная передача данных
17.3. ЦИФРОВЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
17.4. АНАЛОГОВЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
17.4.2. Прямая модуляция по интенсивности в полосе спектра модулирующего сигнала
17.4.3. Использование частотно-модулированной поднесущей
17.5. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛС В ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЯХ СВЯЗИ
17.6. ГОРОДСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА ДЛЯ ИЗОТРОПНОЙ СРЕДЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КООРДИНАТАХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В ГРАДИЕНТНОМ ВОЛОКНЕ: ПРИБЛИЖЕНИЕ ВКБ (ВЕНЦЕЛЯ КРАМЕРСА, БРИЛЛЮЭНА)
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ТРАЕКТОРИИ ЛУЧЕЙ В ГРАДИЕНТНОМ ВОЛОКНЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. РАДИОМЕТРИЯ И ФОТОМЕТРИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЯЗИ ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ С ВОЛОКНОМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ВЫВОД ФОРМУЛЫ ДЛЯ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРНОГО ДИОДА [ВЫРАЖЕНИЕ (11.2.5)]
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ИМПУЛЬСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЛЬТРА С АНТИСИММЕТРИЧНОЙ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ