Содержание

Предисловие хш

Часть 1 Основы 1

Глава 1 Революция в области коммуникаций 2

История волоконной оптики 3

Информационная эра 6

Кабельная сеть Америки 8

Телекоммуникации и компьютеры 9

Волоконно-оптическая альтернатива 10

Заключение 10

Глава 2 Передача информации 13

Коммуникации 13

Аналоговый и цифровой сигналы 16

Основы цифрового сигнала: биты и байты 16

Преимущества цифровых систем 19

Информационная емкость 20

Импульсная модуляция и мультиплексирование 21

Децибел 22

Заключение 24

Глава 3 Преимущества волоконной оптики

как коммуникационной среды 27

Широкая полоса пропускания 28

Низкие потери 29

Нечувствительность к электромагнитным полям 31

Малый вес 33

Малый размер 33

Безопасность 34

Секретность 34

Выводы 35

Заключение 35

Глава 4 Свет 37

Электромагнитный спектр 38

Волны и частицы 39

Световые лучи и оптика 40

Отражение и преломление 40

Френелевское отражение 43

Закон Снелла 44

Практический пример 44

Заключение 45

Часть! Волоконно-оптические компоненты 47

Глава 5 Оптическое волокно 48

Принципиальное устройство волокна 48

Классификация волокон 50

Моды 52

Профиль индекса преломления 52

Волокно со ступенчатым индексом 53

Волокно со сглаженным индексом 54

Одномодовое волокно 55

Волокна со смещенной дисперсией 57

Коротковолновые одномодовые волокна 57

Пластиковые волокна 58

Количество мод в волокне 58

Сравнение волокон 60

Заключение 61

Глава 6 Характеристики волокна 63

Дисперсия 63

Модовая дисперсия 63

Молекулярная дисперсия 64

Волноводная дисперсия 66

Ширина полосы пропускания и дисперсия 66

Затухание 67

Рассеяние 69

Поглощение 70

Потери, связанные с микроизгибами 70

Равновесное распределение мод 71

Численная апертура 72

Прочность волокна 74

Радиус изгиба 75

Радиационная прочность 75

Заключение 76

Глава 7 Волоконно-оптические кабели 79

Основные компоненты волоконно-оптического кабеля 80

Буферная оболочка 81

Силовая оболочка 82

Внешняя оболочка 82

Внутренние кабели 84

Симплексные кабели 87

Дуплексные кабели 87

Многожильные кабели 88

Условия эксплуатации 88

Разделяемые кабели 89

Внешние кабели 89

Дополнительные характеристики кабелей 92

Комбинированные кабели 92

Кабельные спецификации 93

Заключение 96

Глава 8 Источники 97

Немного об атомной структуре вещества 97

Переход р-п типа в полупроводниках 99

СИД 102

Лазеры 104

Безопасность 105

Характеристики источников 105

Выходная моищость 106

Выходная диаграмма 106

Спектральная ширина 108

Скорость 109

Длительность эксплуатации 109

Простота использования 109

Подключение 111

Примеры источников 112

Заключение 113

Глава 9 Детекторы 115

Основные принципы работы фотодиода

11 5

рп фотодиоды 115

pin фотодиоды 117

Лавинные фотодиоды (APD) 118

Шум 120

Дробный шум 121

Тепловой шум 121

Отношение сигнал/шум 122

Отношение бит/ошибка 123

Характеристики детекторов 123

Чувствительность 123

Квантовая эффективность 125

Фоновый ток 125

Минимальная детектируемая моищость

12 5

Время отклика 126

Приложенное напряжение 127

Интегрированные детекторы/предусилители

12 8

Конструкция 129

Спецификации детекторов 130

Заключение 130

Глава 10 Передатчики и приемники 133

Фундаментальные концепции передатчика 133

Кодирование 134