光纤通信原理与技术 (2010 年度畅销榜NO.42146 )

本书讲述光纤通信原理和技术，包括光纤传输原理、光无源和有源器件原理、光纤通信系统原理以及近年来发展的各种部件技术和系统技术。
全书共分8章，分别介绍光通信发展史以及通信发展的特点、光纤通信的基本构成、光纤传输的基本理论、光纤通信系统和网络中常用的光无源器件和有源器件、基本的光纤传输系统——IM／DD系统、各种新型的光纤通信系统技术、光纤网络的基本知识。
本书可用作高等院校通信、信息技术等专业高年级本科生和研究生的教材，同时也可以用作工程技术人员学习光纤通信技术的参考书。

第1章绪论
1.1光通信发展史
1.1.1现代通信的发展
1.1.2光通信的发展
1.1.3光纤通信的优点
1.2国内外光纤通信技术发展概况
1.3光纤通信系统的基本构成
思考题与习题
第2章光纤的传输特性
2.1介质平板波导中的波
2.1.1介质平板波导的结构
2.1.2介质平板波导的射线理论
2.2阶跃折射率光纤理论
2.2.1阶跃折射率光纤中射线的概念
2.2.2阶跃折射率光纤的矢量解法——波动理论I
2.2.3阶跃折射率光纤的标量解法——波动理论Ⅱ
2.2.4标量模与矢量模之间的关系
2.2.5B—y曲线
思考题与习题
第3章影响光纤传输特性的一些物理因素
3.1光纤的损耗
3.1.1光纤损耗的定量描述
3.1.2光纤损耗的来源
3.1.3光纤的瑞利反向散射研究
3.2光纤的色散及降低色散的措施
3.2.1光纤的色散
3.2.2色散位移光纤(DSF)和非零色散位移光纤(NZ-DSF.)
3.3单模光纤中的偏振(极化)及保偏光纤和单偏振光纤
3.3.1单模光纤中的偏振
3.3.2PMD
3.3.3偏振稳定性及其对系统性能的影响
3.3.4保偏光纤和单偏振光纤
3.4光纤的非线性(非线性光纤光学简介)
3.4.1非线.陛极化理论
3.4.2光纤中的参量非线性：SPM、XPM和FWM
3.4.3光纤中的非参量非线性：SRS与SBS
3.5降低色散的措施和色散补偿
3.5.1降低色散的措施
3.5.2色散补偿和色散管理
思考题与习题
参考文献
第4章光纤通信系统和网络中的光无源器件
4.1网络的散射矩阵表示法
4.2三端口器件
4.2.I三端口网络的一般特性
4.2.2Y波导
4.2.3环形器
4.3光纤(定向)耦合器
4.3.1光纤耦合器的散射矩阵
4.3.2光纤耦合器的耦合模理论
4.3.3光纤耦合器的应用
4.4光纤布拉格光栅(FBG)
4.4.1光纤布拉格光栅(以下简称光纤光栅)的光学特性
4.4.2光纤光栅的耦合模理论
4.4.3光纤光栅的应用
4.5法布里—珀罗(F—P)干涉仪
4.5.1F-P干涉仪的工作原理
4.5.2F-P干涉仪的主要性能参量
4.5.3F-P干涉仪的应用
4.6多层介质膜滤波器
4.6.1概述
4.6.2多层介质膜滤波器的工作原理
4.6.3多层介质膜滤波器的应用
4.7马赫—曾德(Mach—Zehnder)干涉仪(简写成MZl)
4.8阵列波导光栅(简写成AWG)
4.8.1AWG的结构和原理
4.8.2AWG的传输特性
4.8.3AWG在光纤通信技术中的应用
4.9光开关
4.9.1光开关的主要技术参量
4.9.2几种光开关介绍
思考题与习题
参考文献
第5章光纤通信系统和网络中的光有源器件
5.1光纤通信的光源
5.1.1概述
5.1.2半导体光源的物理基础
5.1.3发光二极管(LED)
5.1.4半导体激光器
5.1.5掺铒光纤激光器
5.2光检测器件
5.2.1PIN光检测器
5.2.2APD
5.2.3光检测器的输出噪声”.
5.2.4光检测器的响应时间
5.3光放大器件
5.3.1半导体光放大器
5.3.2掺铒光纤放大器
5.3.3光纤拉曼放大器
思考题与习题
参考文献
第6章IM／DD光纤传输系统
6.11M／DD光纤传输系统概述
6.2光发射机
6.2.1光源的直接调制及直接调制光发射模块结构
6.2.2光源的外调制和外调制器
6.3光接收机
6.3.1光接收机性能分析
6.3.2光接收机的简单模型及其等效电路
6.3.3光接收机的热噪声及接收机输入信噪比
6.3.4数字光接收机的性能分析
6.3.S光接收机结构
思考题与习题
参考文献
第7章几种新型的光纤通信系统技术
7.]各种光复用技术
7.1.1概述
7.1.2波分复用(WDM)技术
7.1.3光时分复用技术
7.2才目干光纤通信技术
7.2.1概述
7.2.2相干光纤通信的几个相关问题
7.3光孤子通信技术
7.3.1概述
7.3.2单模光纤中的光孤子
思考题与习题
参考文献
第8章光纤网络的基本知识
8.1光纤网络的发展概况
8.2光纤网络的基本结构
8.2.1光纤网络的物理拓扑结构
8.2.2OXC节点
8.2.3OADM节点
8.2.4光节点的串扰问题
9.2.5光节点的信道均衡问题
8.3WDM光纤网络中的路由和波长分配问题
8.4全光波长变换
8.4.1利用SOA的交叉增益调制(XGM)效应的全光波长变换
8.4.2利用SOA的交叉相位调制(XPM)效应的全光波长变换
8.4.3利用SOA的四波混频(FWM)效应的全光波长变换
8.4.4波长变换问题小结
8.5光纤网络的监测、控制和管理
8.5.1光纤网络的管理功能
8.5.2光纤网络的生存性
思考题与习题
参考文献

1966年英籍华人科学家高锟博士在他的论文中提出可以用光纤作为信息传输媒质。自此光纤通信技术得到了迅速发展。Internet网的迅速发展使得带宽需求成为更加迫切的问题，从而进一步推动了光纤通信的发展。 光纤通信技术具有许多优点，其中最重要也是其他通信技术无法代替的优点是光纤具有巨大的带宽资源，直到现在这一资源还仅仅利用了很小的一部分。这一优点正好适应了迅速增长的带宽需求。另一方面，光纤通信相关技术的突破性进展使得光纤通信的发展成为可能。 当前骨干网(包括海底传输系统)已基本上光纤化。光纤系统正在向城域网和接入网发展。将来还要发展到“光纤到户(FTTH)”，光纤将越来越接近用户，光纤通信技术的发展是不可限量的。 本书主要讲述光纤通信原理和技术，包括光纤传输原理、光无源和有源器件原理、光纤通信系统原理以及近年来发展的各种部件技术和系统技术。内容强调部件、器件和系统中的物理概念，同时也重视介绍它们的应用。例如，在讲述光纤传输原理时，首先从介质平板波导引进传输模式的概念。接着，在理想假设条件下，讨论光纤传输的解析解，并从场分布的角度讨论矢量模和标量模的联系和区别，从而加深理解它们的物理意义。再次，讨论理想假设条件不成立引起的光纤不均匀、损耗、色散、偏振和非线性等特性，在理论上加深对这些特性的理解，并从改善这些特性的角度介绍各种光纤的发展情况。在器件和部件的讨论中也讲解它们在系统中应用的例子。对于系统技术的讨论，首先介绍基本的系统技术，即IM／DD系统技术，然后用专门的一章(第7章)讨论正在发展的系统技术，使读者对这些技术有一个初步的了解。 本书共分8章。第1章主要介绍光通信发展史以及通信发展的特点，初步介绍光纤通信的基本构成，第2章介绍理想假设条件下光纤传输的基本理论，包括简单的射线理论，矢量解法和标量解法，第3章讲述影响光纤传输的一些物理因素，介绍理想假设条件不成立时光纤的传输特性，由此引入各种光纤的产生、特性和应用。第4章和第5章介绍光纤通信系统和网络中常用的)匕无源和有源器件，说明它们的工作原理和在光纤通信系统和网络中的应用，第6章介绍基本的光纤传输系统- IM／DD系统，包括系统的特性、光发射机和光接收机的构成以及各部件的工作原理。第7章介绍各种新型的光纤通信系统技术，包括它们的工作原翠以及其中的关键技术。第8章简单介绍光纤网络的基本知识，包括光纤网络的发展概况；基本结构、WDM光纤网络的路由和波长分配、波长变换等问题，以及光纤网络的监控管理。有的章后给出了参考文献和思考题与习题。 本书是作者在北京大学电子学系讲授研究生课程“光纤通信”的基础上编写而成的。它可以作为通信与信息系统专业研究生课程的教材。在书中内容较深和习题较难的部分加注了“*”号。如用作高年级本科生的教材，这些部分可以忽略，不影响整个课程的学习，同时它也可以用作工程技术人员学习光纤通信技术的参考书。 在成书过程中，作者得到北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室的老师和同学们的支持和鼓励，使我能在百忙中仍坚持本书的写作。张肇仪教授审阅了全书的初稿，提出了许多修改意见，避免了一些错误和不妥之处，作者对此表示衷心感谢。本书引用了本实验室部分研究生的研究成果，也引用了一些文献中发表的内容。它们使得本书能够反映光纤通信技术发展的当前水平。在此，对这些成果的作者表示深深地感谢。 限于本人水平，书中疏漏和不妥之处在所难免，恳切希望读者批评指正。