光纖通信的發(fā)展，光纖的組成、導光原理，光纖光纜的損耗特性、色散特性，常用無源光器件的原理、結構和特性，光源的種類、結構、工作原理，光發(fā)送機的組成及特性，光電探測器及光接收電路的工作原理和特性指標，光放大器的工作原理、特性指標，光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)、光互聯(lián)網(wǎng)、光接入網(wǎng)、智能交換光網(wǎng)絡、全光網(wǎng)絡，常用光復用技術，模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的構成、性能和系統(tǒng)設計，以及相干光通信、光孤子通信等光通信新技術。
《光纖通信原理（第2版）》力求內容新穎，難易適度，深入淺出；避免大篇幅深奧理論推導，也不像科普讀物過分簡單，注重理論性與實用性的結合。
《光纖通信原理（第2版）》可作為高等院校通信類專業(yè)的大專、本科學生的教材，也可作為從事光纖通信的科研、生產、管理人員的培訓教材或參考用書。
《光纖通信原理》第1版出版后，由于在內容的取舍、難易程度的掌控上較好地滿足了讀者的需求，因此深受廣大讀者的歡迎，5年里曾11次印刷。隨著光纖通信的發(fā)展和光纖傳送網(wǎng)絡承載業(yè)務的多樣化，光纖通信的主流技術也發(fā)生了不少變化，認為是電子瓶頸的電時分復用40Gbit／s速率的設備由實驗室走進了商用，智能交換光網(wǎng)絡（ASON）技術的標準也日趨成熟，EPON、GPON光纖接人技術應用范圍也越來越廣，光孤子通信也由夢想變?yōu)楝F(xiàn)實；5年里我們也收到了一些熱心讀者的建議：由于非光纖通信專業(yè)的學生，學校往往只開設一門光纖通信課程，希望教材中除光纖通信原理外，還應介紹像光網(wǎng)絡一類時下應用非常廣泛的光纖通信技術，改善學生的知識結構，更有利于學生了解光纖通信的應用，方便今后的工作；加之在多年的應用中我們也發(fā)現(xiàn)書中有一些不妥之處。因此，根據(jù)我們自己近幾年學習、研究的情況和讀者反饋的意見，擯棄原理與技術的嚴格界線，對本教材進行了一些修訂。
這次修訂的原則是保留第1版內容系統(tǒng)，條理清晰，難易適中的特點，力求修訂后教材在內容上更新、更全面，與實際應用聯(lián)系更為緊密。使之更適應在校通信工程專業(yè)學生和從事通信的工程技術人員的學習需要。讀者通過本書的學習，能較系統(tǒng)地掌握光纖通信的基本原理，光纖通信的新技術、新器件，了解光纖通信的發(fā)展趨勢。
修改后的教材增加了當前大量商用的光纖光柵、光隔離器、光環(huán)形器等新器件；光同步數(shù)字傳輸體制（SDH）的幀結構、映射復用過程、網(wǎng)元設備、網(wǎng)絡結構及恢復保護機制；多業(yè)務傳送平臺（MSTP）的組成和技術特點；光互聯(lián)網(wǎng)中的IP over SDH技術和IP over WDM技術的協(xié)議、幀格式及分層模型；光接入網(wǎng)中有望成為光纖到家主流技術的EPON和GPON的工作原理、網(wǎng)絡結構和協(xié)議進展；能代表下一步光纖傳送網(wǎng)發(fā)展方向的智能交換光網(wǎng)絡的特點、體系結構、協(xié)議進展及關鍵技術；最后還對全光網(wǎng)的基本概念和核心技術作了簡單介紹。
第1章 概述 1
1.1 光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀 1
1.1.1 早期的光通信 1
1.1.2 光纖通信 2
1.2 光纖通信的主要特性 4
1.2.1 光纖通信的優(yōu)點 4
1.2.2 光纖通信的缺點 6
1.3 光纖通信系統(tǒng)的組成和分類 7
1.3.1 光纖通信系統(tǒng)的組成 7
1.3.2 光纖通信系統(tǒng)的分類 7
復習思考題 8
第2章 光纖和光纜 9
2.1 光纖的結構與類型 9
2.1.1 光纖的結構 9
2.1.2 光纖的類型 9
2.2 光纖的射線理論分析 12
2.2.1 基本光學定義和定律 12
2.2.2 光纖中光的傳播 13
2.2.3 光纖中的模式傳輸 16
2.2.4 多模光纖與單模光纖 18
2.3 均勻光纖的波動理論分析 20
2.3.1 平面波在理想介質中的傳播 20
2.3.2 階躍光纖的波動理論 25
2.4 光纜 40
2.4.1 光纜的典型結構 40
2.4.2 光纜的種類與型號 43
小結 46
復習思考題 46
第3章 光纖的傳輸特性 49
3.1 光纖的損耗特性 49
3.1.1 吸收損耗 49
3.1.2 散射損耗 51
3.1.3 彎曲損耗 52
3.1.4 光纖損耗系數(shù) 53
3.2 光纖的色散特性 54
3.2.1 色散的概念 54
3.2.2 模式色散 54
3.2.3 材料色散 57
3.2.4 波導色散 59
3.2.5 極化色散 60
3.2.6 總色散 61
3.2.7 光纖的色散和帶寬對通信容量的影響 61
3.3 成纜對光纖特性的影響 64
3.3.1 光纜特性 64
3.3.2 成纜對光纖特性的影響 65
3.4 典型光纖參數(shù) 66
小結 68
復習思考題 68
第4章 常用光無源器件 70
4.1 光纖連接器 70
4.1.1 光纖連接器的結構與種類 70
4.1.2 光纖連接器特性 74
4.2 光纖耦合器 74
4.2.1 光纖耦合器的結構與原理 75
4.2.2 光纖耦合器的特性 78
4.3 波分復用/解復用器 79
4.3.1 波分復用/解復用器的原理與分類 80
4.3.2 波分復用/解復用器的特性 82
4.4 光開關 83
4.4.1 光開關的種類 83
4.4.2 光開關的特性參數(shù) 86
4.5 光纖光柵 87
4.5.1 光纖光柵原理 87
4.5.2 光纖光柵的特性與應用 88
4.6 光隔離器及光環(huán)行器 90
4.6.1 光隔離器 90
4.6.2 光環(huán)行器 92
小結 93
復習思考題 93
第5章 光源與光發(fā)送機 95
5.1 半導體光源的物理基礎 95
5.1.1 孤立原子的能級和半導體的能帶 95
5.1.2 光與物質的相互作用 96
5.1.3 粒子數(shù)反轉分布狀態(tài) 97
5.2 半導體光源的工作原理 97
5.2.1 發(fā)光二極管的工作原理 97
5.2.2 激光二極管的工作原理 99
5.3 光源的工作特性 102
5.3.1 LED的工作特性 102
5.3.2 LD的工作特性 103
5.3.3 光源的主要技術指標及簡易檢測 105
5.4 光發(fā)送機 105
5.4.1 光調制原理 106
5.4.2 光發(fā)送機的構成及指標 106
5.5 驅動電路和輔助電路 107
5.5.1 驅動電路 107
5.5.2 輔助電路 108
小結 110
復習思考題 110
第6章 光電檢測器與光接收機 112
6.1 光電檢測器 112
6.1.1 PIN光電二極管 112
6.1.2 雪崩光電二極管 113
6.2 光電檢測器的特性指標 114
6.2.1 光電檢測器的工作特性 114
6.2.2 光電檢測器的典型指標及簡易檢測 116
6.3 光接收機 117
6.3.1 光解調原理 117
6.3.2 光接收機的構成與指標 118
6.4 光接收機的噪聲 119
6.4.1 光接收機的噪聲源 119
6.4.2 光接收機的信噪比 121
6.5 光接收機的靈敏度 121
6.5.1 數(shù)字光接收機的誤碼率 121
6.5.2 光接收機的靈敏度極限 122
6.5.3 實際光接收機的靈敏度 123
6.5.4 影響光接收機靈敏度的主要因素 123
小結 124
復習思考題 125
第7章 光放大器 126
7.1 光放大器概述 126
7.1.1 光放大器在現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)中的應用 126
7.1.2 光放大器的發(fā)展史 128
7.1.3 光放大器的分類 128
7.1.4 光纖放大器的重要指標 128
7.2 摻鉺光纖放大器 130
7.2.1 摻鉺光纖放大器的工作原理 130
7.2.2 摻鉺光纖放大器的結構 132
7.2.3 EDFA的重要指標 133
7.2.4 摻鉺光纖放大器的系統(tǒng)應用 135
7.2.5 摻鉺光纖放大器的優(yōu)缺點 136
7.3 光纖喇曼放大器 137
7.3.1 光纖喇曼放大器的工作原理 137
7.3.2 光纖喇曼放大器的結構 138
7.3.3 光纖喇曼放大器的性能 139
7.3.4 光纖喇曼放大器的系統(tǒng)應用 141
7.3.5 光纖喇曼放大器的優(yōu)缺點 142
7.4 其他光放大器 143
7.4.1 光纖布里淵放大器 143
7.4.2 半導體光放大器 143
7.4.3 摻鉺波導光放大器 144
小結 144
復習思考題 144
第8章 光復用技術 145
8.1 光復用技術的基本概念 145
8.2 光時分復用技術 148
8.2.1 比特交錯光時分復用 149
8.2.2 分組交錯光時分復用 150
8.3 密集波分復用技術 152
8.3.1 WDM系統(tǒng)基本類型 153
8.3.2 WDM系統(tǒng)基本結構與工作原理 156
8.4 密集波分復用系統(tǒng)的非線性串擾 157
8.4.1 受激喇曼散射串擾 158
8.4.2 受激布里淵散射串擾 159
8.4.3 自相位調制和交叉相位調制 160
8.4.4 四波混頻 161
小結 162
復習思考題 162
第9章 光網(wǎng)絡 163
9.1 光同步數(shù)字傳輸網(wǎng) 163
9.1.1 同步數(shù)字體制基本概念 163
9.1.2 SDH復用映射結構 166
9.1.3 SDH網(wǎng)元設備 170
9.1.4 SDH網(wǎng)絡結構 173
9.1.5 多業(yè)務傳送平臺 176
9.2 光互聯(lián)網(wǎng) 178
9.2.1 IP over SDH 178
9.2.2 IP over WDM 180
9.3 光接入網(wǎng) 183
9.3.1 EPON 183
9.3.2 GPON 185
9.4 智能交換光網(wǎng)絡 187
9.4.1 智能交換光網(wǎng)絡的概念 187
9.4.2 ASON的體系結構 189
9.4.3 ASON的控制平面及其核心技術 193
9.5 全光通信網(wǎng) 196
9.5.1 全光網(wǎng)概述 196
9.5.2 全光網(wǎng)關鍵技術 197
小結 203
復習思考題 203
第10章 光纖通信系統(tǒng)設計 205
10.1 概述 205
10.2 模擬光纖通信系統(tǒng) 206
10.2.1 系統(tǒng)主要性能指標 206
10.2.2 傳輸距離設計 209
10.3 數(shù)字光纖通信系統(tǒng) 211
10.3.1 主要性能指標 211
10.3.2 系統(tǒng)設計 218
小結 228
復習思考題 228
第11章 光纖通信新技術 230
11.1 相干光通信 230
11.1.1 相干光通信技術基本原理及發(fā)展 230
11.1.2 相干光通信關鍵技術 232
11.2 光孤子通信技術 234
11.2.1 光孤子通信技術的基本原理 234
11.2.2 光孤子通信技術的新進展 239
小結 243
復習思考題 243
附錄英文縮寫 244
參考文獻 250
第1章概述
3000多年前人們就開始利用光進行通信，但光通信的真正飛躍是在光纖出現(xiàn)之后，由于光纖無可比擬的優(yōu)越性，在短短的幾十年中迅速地取代了電通信的地位，通信速率由幾Mbit／s，發(fā)展到單信道10Gbit／s，40Gbit／S。
本章主要介紹光纖通信的一些發(fā)展背景、基本概念和預備知識。
1.1 光纖通信的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.1.1 早期的光通信
幾千年前，中國就有火光通信，它的設施叫烽火臺。其中著名的有周朝的驪山烽火臺，秦漢的長城烽火臺。當時漢武帝大修萬里長城，城上每隔五里設一個報警烽火臺，一旦發(fā)現(xiàn)敵人入侵，白天燃煙，夜間舉火，利用火光來傳送軍事情報。這種烽火臺報警，就是古代的光通信方式。它也可以說是世界上最早利用光波通信的形式了。
烽火臺報警雖然簡陋，但它卻包含著近代光通信的一些基本要素。首先，要有一個光源，烽火臺報警用的光源就是烽火；其次，必須有接收器（在光纖通信中又稱為光信號接收機），也就是要有能感受火光的裝置，烽火臺報警用的接收機就是人的眼睛；第三，必須設法把要傳送的信息加在光波上，就是對光波進行調制，在烽火臺通信中，被調制的火光信號只有兩種狀態(tài)：有火光或無火光；第四，必須有良好的光通道，烽火臺報警，就是利用地球表面的大氣作為天然的光通道。
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