第１章 光ファイバ通信とは

• 1.1　光ファイバ通信の時代がやってきた
  • 急速に発展するデータ通信
  • 影の主役・光ファイバ通信
  • 光ファイバ通信ネットワーク
  • 「どこでもドア」で広がる可能性
• 1.2　なぜ光ファイバ通信なのか
  • 光ファイバ通信の構成
  • 光の実体
  • より高い搬送波周波数の探求
  • コヒーレント光・インコヒーレント光
  • 半導体デバイスの利用
  • 光ファイバとメタリックケーブルの比較
  • まとめ　光ファイバ通信の特徴
• 1.3　光ファイバ通信の歴史
  • 起源は「のろし」
  • 電気通信の高周波化
  • レーザと光ファイバの登場
• 1.4　光ファイバとは
  • チンダルの発見
  • 細くて太い？！ 光ファイバ
• 1.5　レーザとは
  • レーザの光スペクトル
  • レーザの基本構成
  • まとめ　レーザの特徴

第２章 光の性質

• 2.1　光波の表記法
  • 電磁波の表記
  • 周波数と波長の関係
• 2.2　光の直進・反射・屈折
  • 全反射
  • 2.3　光の回折
• 2.4　光の散乱と吸収
  • チンダル現象
  • 夕焼け空はなぜ赤い
  • 結晶とガラスの散乱
  • 光の吸収
• 2.5　干渉とコヒーレンス
  • ヤングの干渉実験
  • コヒーレンスが高いレーザ光
  • コヒーレンスとスペクトル
• 2.6　位相速度と群速度
• 2.7　分散
• 2.8　光波形と光スペクトル
• 2.9　偏光
  • 直線偏光・だ円偏光
  • 偏光子
• 2.10　単位と用語

第３章 光ファイバのしくみ

• 3.1　光ファイバの原理
  • 全反射による光の伝搬
• 3.2　光ファイバのモード
  • コア・クラッド構造
• 3.3　光ファイバの受光角（NA）
  • 比屈折率差とNA
• 3.4　マルチモード光ファイバとシングルモード光ファイバ
  • マルチモード光ファイバ
  • シングルモード光ファイバ
• 3.5　光ファイバの分散と分散シフト光ファイバ
• 分散のいろいろ
  • 分散と符号誤り
  • シングルモード光ファイバの分散
  • 分散シフト光ファイバ
  • その他の分散
• 3.6　光ファイバの材料
  • 低損失を誇る石英ガラス
  • 結晶とガラスの違いとは
  • 多成分ガラス光ファイバ
  • 屈折率差の作り方
  • プラスチック光ファイバ
• 3.7　光ファイバの損失
  • 固有の損失
  • 外的な損失
• 3.8　光ファイバの伝送容量
  • マルチモード光ファイバの伝送容量
  • シングルモード光ファイバの伝送容量
• 3.9　光ファイバの非線形性
  • 非線形屈折率変化と非線形現象
  • 非線形散乱
• 3.10　特殊光ファイバ
  • 波長分散を変化させた光ファイバ
  • 偏波維持光ファイバ
  • 希土類ドープ光ファイバ
  • その他の特殊光ファイバ
• 3.11　光ファイバの製法
  • 基本工程
  • プリフォームの製法
  • 線引きと被覆
• 3.12　光ファイバの接続
  • 融着接続
  • コネクタ接続
• 3.13　光ファイバケーブル
  • 光ファイバの保護
  • 設計のポイント
• 3.14　光導波路
  • 光ファイバ通信の特徴

第４章 レーザと光増幅器のしくみ

• 4.1　光子
• 4.2　原子のエネルギー準位
  • 原子の構造
  • エネルギー準位図
• 4.3　光の吸収と発生
  • 吸収と遷移のしくみ
  • 自然放出と誘導放出
• 4.4　光の増幅
  • 反転分布の実現
• 4.5　光の利得スペクトル
• 4.6　光共振器
  • ファブリ・ペロー光共振器
  • 共振条件
  • 光共振器の透過特性
• 4.7　レーザの動作とモード
  • レーザの発振と出力
  • 光ファイバ通信に適した単一モード発振
• 4.8　レーザの種類
• 4.9　半導体レーザと発光ダイオード
  • 半導体の構造
  • 半導体における反転分布
  • 化合物半導体の利用
  • ダブルヘテロ構造
  • DFB半導体レーザ
  • 半導体レーザモジュール
  • 面発光レーザとLED
• 4.10　半導体レーザの変調
• 4.11　短パルスの発生
• 4.12　光増幅器
  • 3R再生中継器
  • 光1R中継器
  • 光ファイバ通信の光増幅器
  • 半導体光増幅器
  • 光ファイバ増幅器
  • 希土類ドープ光ファイバ増幅器
  • 光ファイバラマン増幅器
• 4.13　光ファイバレーザ
  • 光ファイバレーザの特徴
  • パルス動作
  • 単一縦モード動作

第５章 光デバイスのしくみ

• 5.1　受光素子
  • フォトダイオードのしくみ
  • PINフォトダイオード
  • APDフォトダイオード
• 5.2　光変調器
  • LN変調器
  • EA変調器
• 5.3　光分岐・結合器
  • 光分岐・結合器の種類
  • 空間型光分岐・結合器
  • 光ファイバカップラ
  • 平面導波路型光分岐・結合器
• 5.4　偏光素子
  • 複屈折結晶と多層反射膜
  • 偏光状態の変換
• 5.5　光アイソレータ・サーキュレータ
  • ファラデー回転子
  • 光ファイバ型アイソレータ・サーキュレータ
• 5.6　光フィルタと光合波・分波器
  • 誘電体多層膜フィルタ
  • 回折格子
  • 波長選択性（WDM）光ファイバカップラ
• 5.7　平面光波回路（PLC）とアレイ導波路グレーティング（AWG）
  • PLCの作製
  • AWGの構成と特徴
• 5.8　光ファイバブラッググレーティング（FBG）
  • FBGのしくみ
  • FBGの作製
  • FBGの応用
  • LPG 207
• 5.9　光スイッチ
  • 光スイッチの分類
  • 機械型光スイッチ
  • 電子型光スイッチ
  • 全光型光スイッチ
• 5.10　波長変換器
• 5.11　光デバイスのモジュール化
  • 光集積モジュールの開発

第６章 光ファイバ通信システムのしくみ

• 6.1　システム構成
  • 送信器の構成としくみ
  • 受信器の構成としくみ
  • 中継器の種類
• 6.2　変調方式と伝送路符号
  • 各種通信の変調方式
  • NRZ符号・RZ符号
  • ナイキストの定理
  • 光ファイバ通信の伝送路符号
  • CMI符号・スクランブルドバイナリ符号
• 6.3　信号の多重化
  • TDM−時分割多重方式
  • FDM−周波数分割多重方式
  • SDM−空間分割多重方式
  • WDM−波長分割多重方式
• 6.4　雑音と波形劣化
  • 光ファイバ通信の劣化要因
  • 光ファイバ通信の限界−ショット雑音
  • 符号誤り率
  • 波形劣化要因
  • アイパターンによる可視化
• 6.5　損失制限と分散制限
  • 損失制限
  • 分散制限
  • 損失・分散制限による伝送距離限界
• 6.6　光増幅と分散補償
  • 光増幅器による損失補償
  • ショット雑音・ビート雑音
  • 中継間隔と伝送距離限界
  • 分散補償
• 6.7　長距離光増幅中継システム
  • 周期的分散補償
  • 長距離光増幅中継システムの評価法
• 6.8　波長多重（WDM）通信システム
  • WDMの特徴
  • 構成としくみ
  • WDM用光デバイス
  • WDMシステムの制限要因
• 6.9　海底光ファイバ通信システム
  • WDM海底光増幅中継器
  • 海底光ファイバケーブルの敷設
• 6.10　アナログ通信システム
• 6.11　アクセスネットワークとFTTH
  • 高速化するネットワーク
  • 光ファイバアクセスネットワークの構成
  • PON方式による伝送

第７章 光ファイバをはかる/光ファイバではかる

• 7.1　光パワーの測定
  • 光パワーメータ
  • 利得測定
• 7.2　光スペクトル測定
  • 光スペクトルアナライザの原理と構成
  • 波長可変光源
• 7.3　光波形測定
• 7.4　光ファイバの分散測定
  • モード分散の測定
  • 波長分散の測定
  • 偏波モード分散（PMD）の測定
• 7.5　光ファイバ通信システムの損失分布測定
  • 光パルス試験器による測定
  • 超長距離光増幅中継システムの監視
• 7.6　光ファイバ通信システムの伝送特性測定
  • BERTによる符号誤り率の測定
• 7.7　光ファイバセンサ
  • 活躍の場を広げる光ファイバ
  • ジャイロとしての活用

第８章 光ファイバ通信の将来

• 8.1　テラビット光ファイバ通信システム
  • 実用化に向けた取り組み
  • テラビット伝送実験
• 8.2　フォトニックネットワーク
  • 高速化を阻むもの
  • フォトニックネットワークの構成
• 8.3　光ソリトン伝送
  • 分散と非線形性を釣り合わせる
  • 波形劣化の克服
• 8.4　コヒーレント光通信
  • 光波の利用
  • コヒーレント光通信のしくみ
  • 利点と課題
• 8.5　光集積回路
  • ハイブリッド型とモノリシック型
• 8.6　フォトニック結晶
  • 全反射の限界
  • フォトニック結晶の登場
  • フォトニック結晶の光導波路
  • 広がる可能性

こらむ

• 第1章
  • InternetとIPネットワーク
  • ムーアの法則
  • ルビーから生まれた固体レーザ
  • 波長と周波数の関係
• 第2章
  • 平面波
  • スネルの法則（屈折の法則）
  • フーリエ変換
  • サイドバンド
• 第3章
  • ダイヤモンドの輝きを生む屈折率
  • 光線と光波
  • 紫外吸収と赤外吸収
  • 希土類イオン
  • 光ファイバの強度
  • アーク放電による融着接続
  • 光ファイバの劣化要因
• 第4章
  • 電磁気学と量子力学
  • Q値とフィネス
  • 直接遷移と間接遷移
  • 増幅器の雑音指数
• 第5章
  • 太陽電池
  • 複屈折について
  • ブルースター角
  • 厄介な「戻り光」
  • 光アイソレータ・サーキュレータの性能
  • 多重反射，多重干渉
  • 利得等化器
  • マイクロマシン
• 第6章
  • サンプリング定理
  • 誤り訂正符合
  • SONET
  • 最小受光感度限界
  • スペクトル反転による分散補償
  • 遠隔監視について
  • 海底光ファイバケーブル
  • CATVのアナログ映像信号伝送
  • NTTのFTTHシステム
• 第7章
  • 自己相関波形の測定
  • スマートストラクチャ・マテリアル
• 第8章
  • 光ファイバ通信のバンド
  • ヘテロダイン方式の利点
  • コヒーレント方式の偏光変動対策

一口メモ

• 第1章
  • 電磁波と電波
  • スペクトル
  • マイクロ波・ミリ波
  • レーザの語源
  • ハウリング
• 第2章
  • 角周波数と伝搬定数
• 第3章
  • 入射角・臨界角
  • 群遅延時間
  • ゲルマニアのドープ
  • フレネル反射
  • クロストーク
  • ガラス中のフォノン
  • 熱収縮スリーブ
• 第4章
  • 準位の寿命について
  • パワー利得
  • 吸収断面積
  • 利得飽和
  • ドナー・アクセプタ
  • 順バイアスと逆バイアス
  • ペルチェ素子
  • 並列光リンク
  • チャーピング
  • アナログ変調
  • 利得スイッチング・Qスイッチング
  • 無反射コーティング
  • 偏波無依存
• 第5章
  • 真性半導体層の特徴
  • ピグテール光ファイバ
  • 量子井戸
  • フォトリソグラフィ
  • 反応性イオンエッチング
  • 紫外光とは
  • ブラッグ波長
  • エキシマレーザ
  • アルゴンレーザ
  • アライメント
  • ドップラー効果
  • 多重分離
  • アクティブアライメントとパッシブアライメント
  • ハイブリッドとモノリシック
• 第6章
  • ハイアラーキ
  • 量子ゆらぎ
  • ビート
  • ポアソン分布
  • ガウス分布
  • モード分配雑音とは
  • オシロスコープ
  • システムマージン
  • 光クロスコネクト
  • ADSL
• 第7章
  • スイープ
  • パルスパターン
  • サニャック効果
• 第8章
  • 光時分割多重
• 参考文献
• 索引