高等学校电子信息类专业十二五规划教材：光纤通信测量 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

刘娟，陆蓉，姚英 等 著

图书标签:

• 光纤通信
• 光纤测量
• 电子信息
• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 光通信
• 测试技术
• 仪器仪表
• 十二五规划教材

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560629476

版次：1

商品编码：11201639

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类专业"十二五"规划教材

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：304

正文语种：中文

内容简介

　　《高等学校电子信息类专业十二五规划教材：光纤通信测量》编著者刘娟等。
　　《高等学校电子信息类专业十二五规划教材：光纤通信测量》包括绪论和7个章节的内容，第1章为光纤通信的基本测量方法；第2章为光纤特性的测量；第3章为光端机接口的测量；第4章为光传输系统的测量；第5章为光放大器和光无源器件的测量；第6章为SDH及其测试；第7章为光网络及其测试。在测量方法中附加了对测量的仪器、仪表的简单介绍。
　　《高等学校电子信息类专业十二五规划教材：光纤通信测量》既可作为高等院校通信工程、光电信息工程、光信息科学与技术和电子科技与技术等工科类专业的教材，亦可作为光电子、光纤通信和激光技术等方面的工程技术人员和科研人员的参考书。

目录

绪论
第1章 光纤通信的基本测量方法
1.1 光纤
1.1.1 光纤的组成
1.1.2 光纤的分类
1.2 光纤通信系统的基本组成
1.3 光纤测量系统的基本知识
1.3.1 光纤测量系统的基本组成
1.3.2 ITUT基准测试法与替代测试法
1.4 习题
第2章 光纤特性的测量
2.1 光纤光学特性的测量
2.1.1 折射率分布的测量
2.1.2 单模光纤的模场直径及其测量
2.1.3 单模光纤的截止波长及其测量
2.1.4 多模光纤的数值孔径及其测量
2.2 光纤几何参数的测量
2.2.1 几何参数的定义
2.2.2 测量方法
2.3 光纤传输特性的测量
2.3.1 光纤的衰减特性及其测量
2.3.2 多模光纤的带宽及其测量
2.3.3 单模光纤的波长色散及其测量
2.3.4 偏振模色散的测量
2.4 光纤机械性能和温度性能的测量
2.4.1 光纤机械性能的测量
2.4.2 光纤温度性能的测量
2.5 习题
第3章 光端机接口的测量
3.1 光端机光接口的测量
3.1.1 光发送机的测量
3.1.2 光通道的测量
3.1.3 光接收机的测量
3.2 光端机电接口的测量
3.2.1 基本指标
3.2.2 输出口的测量
3.2.3 输入口的测量
3.3 习题
第4章 光传输系统的测量
4.1 数字传输模型
4.2 误码特性
4.2.1 误码的概念
4.2.2 误码的测量
4.2.3 误块的概念
4.3 抖动特性
4.3.1 抖动的概念
4.3.2 抖动的测量
4.4 漂移特性
4.4.1 漂移的概念
4.4.2 漂移的测量
4.5 传输系统的可靠性
4.5.1 可靠性的概念
4.5.2 不同系统的可靠性分析
4.5.3 可靠性的估算方法
4.6 习题
第5章 光放大器和光无源器件的测量
5.1 光放大器及其性能参数
5.1.1 光放大器的基本原理
5.1.2 光放大器的分类
5.1.3 掺稀土元素光放大器
5.1.4 光放大器的性能参数
5.2 EDFA的指标及掺稀土元素放大器的测量
5.2.1 光放大器的增益参数及其测量
5.2.2 光放大器的功率参数及其测量
5.2.3 光放大器的增益斜率及其测量
5.2.4 光放大器的噪声参数及其测量
5.3 非线性光学光放大器
5.3.1 拉曼光放大器（SRA）的工作原理
5.3.2 布里渊光放大器（SBA）的工作原理
5.3.3 半导体光放大器（SOA）的工作原理
5.3.4 其他种类光放大器的测量
5.4 光无源器件的测量
5.4.1 光连接器的原理及其指标测量
5.4.2 光衰减器的原理及其指标测量
5.4.3 光耦合器的原理及其指标测量
5.4.4 光波分复用器的原理及其指标测量
5.4.5 光隔离器和光环形器的原理及其指标测量
5.4.6 光功率计和稳定光源简介
5.5 习题
第6章 SDH及其测试
6.1 SDH原理与测试概述
6.1.1 SDH的原理
6.1.2 SDH测试概述
6.2 传送能力测试
6.2.1 虚容器的BER测试
6.2.2 映射测试
6.2.3 去映射测试
6.3 指针测试
6.3.1 定时偏移测试
6.3.2 支路输出抖动测试
6.4 嵌入开销测试
6.4.1 告警测试
6.4.2 性能监视测试
6.4.3 协议测试
6.5 习题
第7章 光网络及其测试
7.1 波分复用（WDM）系统及其测试
7.1.1 WDM系统的基本知识
7.1.2 WDM系统的指标及其测试
7.1.3 WDM系统测试仪表介绍及注意事项
7.2 光传输网络（OTN）及其测试
7.2.1 OTN的基本知识
7.2.2 OTN的指标及测试
7.3 EPON及其测试
7.3.1 EPON的基本知识
7.3.2 EPON的指标及测试
7.4 习题参考文献

前言/序言

光纤通信测量：理论、技术与实践 一、 引言 信息时代的飞速发展，使得通信技术成为支撑社会进步的基石。在众多通信技术中，光纤通信以其高带宽、低损耗、抗干扰能力强等优势，已成为现代通信网络的核心。而要保证光纤通信系统的稳定、高效运行，精准的光纤通信测量技术至关重要。本书旨在系统阐述光纤通信测量所涉及的理论基础、关键技术、常用仪器设备及其在实际工程中的应用，为电子信息类专业学生、光纤通信工程技术人员以及相关领域的研究者提供一份全面而深入的参考。 二、 光纤通信测量的重要性与发展 光纤通信测量贯穿于光纤通信系统的设计、施工、运行、维护的各个环节。从光纤的制造、器件的性能检测，到链路的损耗评估、故障诊断，再到网络的性能监控，无处不体现测量的重要性。 设计阶段： 准确的测量数据是网络规划和系统设计的依据，能够有效避免资源浪费和性能瓶颈。 施工阶段： 测量确保光纤的连接质量、器件的安装精度，是保证通信链路正常工作的前提。 运行维护阶段： 定期或不定期的测量能够及时发现潜在问题，预防故障发生，快速定位并排除故障，最大限度地减少业务中断时间。 技术演进： 随着光纤通信系统向更高速率、更长距离、更密集的方向发展，对测量精度、测量范围、测量自动化程度的要求也日益提高，推动了测量技术和仪器的不断革新。 三、 光纤通信测量理论基础 理解光纤通信测量，首先需要掌握其背后的物理原理和数学模型。 光纤的基本原理： 全内反射： 光纤通信的核心原理。详细阐述光线在纤芯和包层界面的折射与反射，以及全内反射的发生条件（临界角、数值孔径）。 模式： 单模光纤与多模光纤的区分，基模（LP01）在单模光纤中的传输特性，多模光纤的模式色散问题。 损耗： 吸收损耗： 材料本身的吸收，如紫外吸收、红外吸收。 散射损耗： 瑞利散射是主要的损耗机制，与波长有很大关系。 弯曲损耗： 由宏弯（大曲率半径）和微弯（小曲率半径）引起，影响因素包括光纤结构、工作波长、弯曲半径。 连接损耗： 光纤熔接、机械连接、连接器连接产生的损耗，主要由端面不对齐（轴向、角度、间隙）、端面粗糙度、折射率不匹配等引起。 色散： 模式色散： 主要存在于多模光纤中，不同模式的光以不同速度传播导致信号展宽。 材料色散： 由光纤材料的折射率随波长变化引起，不同波长的光以不同速度传播。 波导色散： 由光纤的波导结构导致，光在纤芯和包层中传播的有效折射率不同。 总色散： 材料色散与波导色散的合成。色散补偿技术（如色散位移光纤、光栅补偿器）的原理。 光信号的特性： 光功率： 绝对功率（dBm）与相对功率（dB）的计算与转换。 光信号的动态范围： 发射端光功率与接收端最小可检测功率之差。 光信号的波长： 不同波长在光纤中传输的损耗和色散特性差异。 光信号的时域和频域特性： 脉冲展宽、抖动等。 四、 光纤通信测量关键技术与仪器设备 为了准确地测量上述光纤通信系统的各项参数，需要掌握一系列成熟的测量技术和使用相应的专业仪器。 光纤损耗测量： 光功率计（Optical Power Meter, OPM）： 原理： 将光信号转换为电信号，通过测量电信号的强度来反映光功率。 类型： 手持式、台式、在线监测式。 主要参数： 测量范围、精度、分辨率、响应时间、波长响应。 使用方法： 校准、零点设置、连接标准光源。 光源（Light Source）： 类型： LED光源： 适用于多模光纤，输出功率较低，光谱较宽。 LD光源： 适用于单模光纤，输出功率较高，光谱较窄，波长稳定。 多波长光源： 可同时输出多个标准通信波长的光源（如1310nm, 1550nm）。 主要参数： 输出功率、光谱宽度、稳定性、波长。 光损耗测试仪（Optical Loss Test Set, OLTS）： 原理： 通常由稳定的光源和高精度的光功率计组成。 测量方法： 端到端测量法： 将光源直接连接到待测链路的一端，光功率计连接到另一端，直接测量链路的总损耗。 参考线法（一端口法）： 测量一段已知损耗的参考光纤的损耗，然后测量待测链路的总损耗。 双端口法： 分别测量两个方向的损耗，取平均值，可以消除光源和功率计的不匹配误差。 测量对象： 光缆链路的总插入损耗，连接器、熔接点的损耗。 光时域反射计（Optical Time Domain Reflectometer, OTDR）： 原理： 向光纤注入一束脉冲光，通过测量光纤中由于不均匀性（如接头、断点、弯曲）产生的后向散射光和 Fresnel 反射光的时间延迟和幅度变化，来探测光纤的损耗、长度、连接损耗、反射损耗以及定位故障点。 测量曲线（Trace）： 解释OTDR曲线上各个特征点（如损耗事件、反射事件、断点）的意义。 关键参数： 动态范围、事件盲区、衰减盲区、脉冲宽度、测试距离、波长。 使用技巧： 选择合适的波长、脉冲宽度、平均次数；理解事件盲区和衰减盲区对测量的影响；准确判断事件类型。 应用： 线路质量检测、故障定位、长度测量、接头衰减评估。 光纤识别仪（Fiber Identifier）： 原理： 利用光纤的非线性效应（如光纤布里渊散射）或直接检测光信号，来识别光纤上是否有光信号存在，以及判断信号方向和大致功率。 应用： 在网络切换、故障排查时，避免误断通信中的光纤。 光纤熔接机（Fusion Splicer）： 原理： 利用电弧放电将两段光纤的端面熔接在一起，最大限度地减小熔接损耗。 关键技术： 精准对准、电弧能量控制、防风、防尘。 影响熔接损耗的因素： 光纤端面质量、对准精度、芯/包层对准、电弧参数。 光纤端面检测与清洁： 显微镜（Fiber Scope）： 用于检查光纤连接器端面的划痕、污垢、裂纹等。 端面清洁工具： 如专用清洁笔、清洁布、清洁液，确保端面清洁度是降低连接损耗的关键。 光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer, OSA）： 原理： 分析光信号的光谱分布，测量各个波长的功率。 应用： 评估光源的光谱特性、监测波分复用（WDM）系统的各通道功率、检测其他光源的干扰。 色散测量仪： 原理： 测量光信号在光纤中传播时产生的色散值。 类型： 频域法、时域法。 应用： 评估光纤的色散性能，为高速率、长距离传输系统提供设计依据。 偏振相关损耗（PDL）测量仪： 原理： 测量光纤或器件的损耗随偏振态变化的大小。 应用： 对偏振敏感的系统（如一些高级通信系统）进行性能评估。 五、 光纤通信测量在工程中的应用 将上述理论和仪器应用到实际工程中，可以解决光纤通信建设和维护中的各种问题。 新建光缆线路的验收： 使用OLTS和OTDR对新建光缆链路进行损耗、长度、连接点质量的全面检测，确保符合设计要求。 检测光纤的接头损耗、反射损耗，评估施工质量。 日常运行维护： 定期使用OTDR对关键链路进行巡检，建立基线数据，及时发现潜在的性能劣化。 利用光功率计和光源对用户线路或端口进行单点损耗测量。 在网络故障时，快速使用OTDR定位故障点，并提供准确的位置信息，指导抢修。 故障排查： 当用户报告通信中断或质量下降时，利用OTDR分析链路的损耗变化，判断故障类型（如断纤、高损耗接头、设备故障）。 使用光纤识别仪在设备机房查找正确的连接。 配合光功率计和光源，逐段排查损耗超标环节。 设备性能测试： 测试光收发模块的发射功率、接收灵敏度。 测试光开关、光分路器等无源器件的插入损耗和回波损耗。 测试光放大器的增益、噪声系数等。 网络升级与扩容： 在考虑增加新的业务或提高速率时，测量现有光纤链路的损耗和色散，评估其是否满足新要求，或需要进行改造。 六、 光纤通信测量中的挑战与未来发展趋势 尽管光纤通信测量技术已经相当成熟，但随着通信技术的飞速发展，新的挑战和发展方向也在不断涌现。 更高速率、更长距离的挑战： 对测量仪器动态范围、精度、盲区提出了更高要求。 需要更精细的色散和偏振管理测量。 自动化与智能化： 远程自动化监测系统（如光纤传感网络），可以实时掌握网络状态。 利用大数据和人工智能技术，对测量数据进行智能分析，预测故障，优化维护策略。 微小损耗和微小反射的精确测量： 对于超低损耗的光纤和器件，需要更高灵敏度的测量仪器。 需要更先进的OTDR技术来分辨微小的连接损耗和反射。 新材料与新结构光纤的测量： 如空芯光纤、塑料光纤等，其测量方法和参数可能需要调整。 现场测试的便携性与易用性： 开发更轻便、操作更简便、集成度更高的测量仪器。 七、 结论 光纤通信测量是光纤通信系统建设和维护中不可或缺的关键环节。本书系统地介绍了光纤通信测量所涉及的理论基础、关键技术、常用仪器设备及其在工程实践中的应用。通过掌握这些知识，读者能够深刻理解光纤通信系统的性能评估、故障诊断与排除的方法，从而为保障高效、可靠的光纤通信网络运行做出贡献。本书力求内容翔实、条理清晰，希望能成为电子信息类专业学生和相关从业人员的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个亮点在于其对未来发展趋势的关注。作者在介绍现有测量技术的同时，也展望了光纤通信测量技术未来的发展方向。例如，在讨论高速率、大带宽的光通信系统时，书中详细阐述了相干光通信中的复杂信号测量问题，以及如何利用先进的数字信号处理技术来解决这些难题。对于面向未来的5G、6G网络建设，书中也探讨了光纤传感器在网络监测、环境感知等方面的应用前景，以及相应的测量技术挑战。我尤其欣赏书中对于“智能测量”和“自动化测试”的探讨，这符合当前工业界的发展趋势，也为我们未来的工作指明了方向。书中还提及了一些前沿的研究课题，如量子通信中的测量技术，这虽然离实际应用还有一定距离，但能够激发读者的思考和研究兴趣。总体而言，这本书不仅教授了“做什么”，更引导读者思考“为什么”和“如何发展”。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书无疑是一本宝藏。它将理论知识与实际工程应用紧密结合，为读者提供了一套完整的解决方案。书中关于光纤链路的安装、调试和维护的章节，详细介绍了各种常用的测试仪表的使用方法，包括如何进行光纤衰减测试、回波损耗测试、色散测试等，并且提供了大量的典型案例分析。我特别喜欢书中关于“故障排除指南”的部分，针对实际工程中可能出现的各种疑难杂症，给出了系统性的诊断思路和有效的解决策略，比如如何通过OTDR的迹线分析来判断光纤的接续、弯曲、端面污染等问题，以及如何根据测量数据来评估链路的整体性能。此外，书中还引入了一些新兴的测量技术，如基于偏振光的测量方法、用于分布式传感的测量技术等，这些内容为我们拓展视野、掌握前沿技术提供了重要参考。对于一线工程师来说，这本书绝对是案头必备的实用手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计非常合理，层次分明，逐步深入。从基础的光学原理开始，到各类测量仪器的介绍，再到具体的测量方法和应用场景，每一个章节都紧密衔接，逻辑清晰。作者在讲解复杂概念时，善于使用图表和实例来辅助说明，使得艰涩的知识变得易于理解。我尤其喜欢书中对于不同测量方法进行比较的章节，通过列举优缺点和适用范围，帮助读者选择最适合的测量工具和技术。而且，书中对于一些关键的测量参数，如插入损耗、回波损耗、色散等，都给出了明确的定义和计算公式，并且详细阐述了它们对通信系统性能的影响。在学习过程中，我发现这本书不仅适合作为高校的教材，对于从事光通信行业的研究人员和工程师来说，也具有很高的参考价值。它提供了一个全面的知识框架，能够帮助读者系统地掌握光纤通信测量领域的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，就被其扎实的理论基础和严谨的逻辑结构所吸引。作者并没有仅仅停留在对光纤通信测量技术的基本介绍，而是深入剖析了各种测量方法的原理、优缺点以及适用场景。例如，在讨论光时域反射计（OTDR）时，不仅仅是罗列其功能，更详细阐述了瑞利散射、菲涅尔反射等物理现象如何影响测量结果，以及如何通过调整脉冲宽度、波长等参数来优化测量精度，特别是在长距离链路或复杂环境下，这些细节的处理对于工程师来说至关重要。书中对于不同类型光纤（单模、多模）在测量过程中的特性差异也进行了细致的分析，这对于指导实际操作具有极强的指导意义。而且，作者在介绍各种测量仪器时，不仅给出了技术参数，还穿插了实际应用中的一些“坑”，比如如何避免环境温度变化对测量值的影响，如何正确连接光纤跳线以减少损耗等，这些经验之谈，是仅凭说明书难以获得的宝贵财富。整本书的语言风格比较专业，但逻辑清晰，对于有一定基础的读者来说，能够很快理解并掌握核心内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度都令人印象深刻。它不仅仅局限于光纤通信系统本身的测量，还将测量技术与相关的通信原理、物理学知识紧密结合。例如，在讲解光功率计的校准时，作者不仅介绍了标准的校准流程，还追溯了其背后的国际计量标准和传递链，这使得读者对测量结果的准确性有了更深层次的认识。书中对光纤损伤的检测和定位部分，更是集成了多种先进技术，如低频振动检测、光纤传感技术在故障诊断中的应用等，这些内容在一些入门级的教材中是很难见到的。而且，作者在处理一些复杂的光学现象时，例如非线性效应对信号传输的影响以及如何通过测量来评估这些影响，都给出了详实的理论推导和实验验证。我尤其欣赏书中关于测量不确定度分析的部分，这对于培养严谨的科学研究和工程实践态度非常重要。总而言之，这是一本能够帮助读者建立起扎实理论体系，并能触类旁通的高阶读物。