本书根据光纤通信技术和工程应用的最新进展，为满足教材和读者的需求，就光纤通信的基本知识编写。全书共分9章，首先讲解了光纤通信必备的基础知识；接着介绍了光纤光缆，光无源器件，光接收发射和放大，编码和调制、复用和解复用技术；然后阐述了波分复用（WDM）、光正交频分复用（O—OFDM）、光相干和光孤子传输系统及光纤通信系统设计；最后介绍了无源光网络接入技术。书中特别介绍了高速传输系统技术，如高速波导探测器、多种阵列波导（AWG）光栅器件、先进光调制方式、超强前向纠错（FEC）、光信噪比、射频信号光纤传输（RoF）和偏振复用/间插/相干接收技术等。本书概念清晰、由浅入深、内容前后连贯，文字通俗易懂，还为电子教学免费提供全套电子教学课件（PowerPoint文件），覆盖各章主要文字内容和全部插图。另外，本书每章均设计了相应的复习思考题和习题，并对填写了“情况调查表”的注册教师用户免费提供全部习题详细题解。本书既可作为各类院校相关专业的教材，也可供相关企事业单位员工进阶培训使用；同时，对从事光纤通信系统和网络研究教学、规划设计、管理维护的有关人员，也有一定的参考价值。

目 录
前言
第1章 光纤通信概述 1
1.1 光纤通信技术的发展 1
1.1.1 光通信发展史 1
1.1.2 光传输网的技术演进和标准化进展 5
1.1.3 光纤通信的优点 6
1.1.4 光纤通信系统组成 7
1.2 光波基础 8
1.2.1 光的本质—波动性和粒子性 8
1.2.2 均匀介质中的光波—光是电磁波 11
1.3 光的传播特性 12
1.3.1 光的相干 12
1.3.2 光的偏振 14
1.3.3 光的双折射—偏振器件基础 15
1.4 平板介质波导 17
1.4.1 光波在波导中传输的条件——全反射和相长干涉 17
1.4.2 单模和多模波导—V参数 19
1.4.3 TE模、TM模和HE模 20
1.5 复习思考题 21
1.6 习题 21
第2章 光纤和光缆 22
2.1 光纤的结构和类型 22
2.1.1 多模光纤 22
2.1.2 单模光纤 24
2.1.3 光纤制造工艺 25
2.2 光纤传输原理 25
2.2.1 光线光学分析传输条件—全反射和相干 26
2.2.2 导波光学分析光纤传输原理——用波动方程求解 33
2.2.3 单模光纤的基本特性 36
2.3 光纤传输特性 37
2.3.1 衰减 38
2.3.2 色散 39
2.3.3 光纤比特率 45
2.3.4 光纤带宽 45
2.3.5 非线性光学效应 47
2.4 单模光纤的分类和应用 47
2.4.1 单模光纤的分类和技术指标比较 47
2.4.2 色散补偿光纤 49
2.4.3 下一代光纤技术的发展 50
2.5 光纤的选择 50
2.6 光缆 51
2.6.1 对光缆的基本要求 51
2.6.2 光缆结构和类型 52
2.7 复习思考题 54
2.8 习题 54
第3章 光纤通信无源器件 56
3.1 连接器 56
3.1.1 活动连接器的结构和特性 56
3.1.2 连接损耗 57
3.1.3 接头 57
3.2 耦合器 58
3.2.1 方向耦合器 58
3.2.2 熔拉双锥星形耦合器 60
3.2.3 阵列波导光栅星形耦合器 60
3.2.4 单纤双向光耦合器 61
3.3 光隔离器 62
3.3.1 法拉第磁光效应 62
3.3.2 磁光块状光隔离器 63
3.3.3 磁光波导光隔离器 64
3.4 光环行器 64
3.5 可调谐光滤波器 65
3.5.1 光的干涉 65
3.5.2 法布里-珀罗滤波器 67
3.5.3 马赫-曾德尔滤波器 70
3.5.4 布拉格光栅滤波器 71
3.5.5 阵列波导光栅滤波器 73
3.6 波分复用/解复用器 74
3.6.1 棱镜复用/解复用器 74
3.6.2 衍射光栅解复用器 75
3.6.3 阵列波导光栅复用/解复用器 78
3.6.4 马赫-曾德尔干涉滤波复用/解复用器 79
3.6.5 介质薄膜干涉滤波解复用器 79
3.7 调制器 81
3.7.1 电光调制器 81
3.7.2 电吸收波导调制器 86
3.8 光开关 87
3.8.1 微机电系统光开关 87
3.8.2 电光开关 89
3.8.3 热光开关 89
3.9 光分插复用器 90
3.9.1 基本概念 90
3.9.2 微机电系统光分插复用器 91
3.9.3 阵列波导光栅光分插复用器 91
3.9.4 可重构光分插复用器 93
3.9.5 波长选择交换可重构光分插复用器 94
3.10 波长转换器 95
3.11 相干系统偏振器件 95
3.11.1 相位延迟片和相位补偿器 95
3.11.2 起偏器和检偏器 97
3.11.3 尼科尔棱镜—一种起偏器 98
3.11.4 渥拉斯顿棱镜—一种偏振分束器 98
3.11.5 偏振控制器 99
3.12 复习思考题 99
3.13 习题 100
第4章 光源和光发射机 101
4.1 光源和光发射机基础 101
4.2 发光机理 102
4.2.1 发光机理概述 102
4.2.2 激光器起振的阈值条件 105
4.2.3 激光器起振的相位条件 106
4.3 半导体激光器结构 108
4.3.1 异质结半导体激光器 108
4.3.2 量子限制激光器 109
4.3.3 分布反馈激光器 110
4.4 波长可调半导体激光器 114
4.4.1 耦合腔波长可调半导体激光器 114
4.4.2 衍射光栅波长可调激光器 116
4.4.3 阵列波导光栅波长可调激光器 117
4.5 垂直腔表面发射激光器 120
4.6 半导体激光器的特性 121
4.6.1 半导体激光器的基本特性 121
4.6.2 模式特性 123
4.6.3 调制响应 124
4.6.4 半导体激光器噪声 124
4.7 高速光发射机 126
4.8 复习思考题 127
4.9 习题 127
第5章 光探测和光接收机 129
5.1 光探测原理 129
5.1.1 响应度和量子效率 129
5.1.2 响应带宽 130
5.2 光探测器 131
5.2.1 PIN光敏二极管 131
5.2.2 雪崩光敏二极管 133
5.2.3 单行载流子光探测器 135
5.2.4 波导光探测器 136
5.2.5 行波探测器 138
5.3 数字光接收机的构成 140
5.3.1 光电转换和前置放大器 141
5.3.2 线性放大器 142
5.3.3 数据恢复 142
5.4 接收机信噪比 143
5.4.1 噪声机理 143
5.4.2 PIN 光接收机的信噪比 144
5.4.3 APD接收机的信噪比 145
5.4.4 光信噪比和信噪比的关系 147
5.5 接收机误码率和灵敏度 147
5.5.1 比特误码率 147
5.5.2 最小平均接收光功率（接收机灵敏度） 149
5.5.3 灵敏度下降机理 150
5.6 光接收机 151
5.6.1 光接收机性能 151
5.6.2 阵列波导光栅多信道光接收机 152
5.6.3 107Gbit/s WG-PIN行波放大光接收机 153
5.7 复习思考题 154
5.8 习题 154
第6章 光放大器 156
6.1 光放大器基础 156
6.1.1 光放大器的作用和分类 156
6.1.2 光放大器的应用 157
6.1.3 光放大器的增益和噪声 157
6.2 掺铒光纤放大器 158
6.2.1 掺铒光纤放大器的构成 158
6.2.2 EDFA的工作原理及其特性 159
6.3 光纤拉曼放大器 162
6.3.1 分布式光纤拉曼放大器的工作原理 162
6.3.2 拉曼增益和带宽 163
6.4 半导体光放大器 164
6.5 复习思考题 166
6.6 习题 167
第7章 光纤通信系统 168
7.1 光纤通信系统基础 168
7.1.1 脉冲编码——将模拟信号变为数字信号 168
7.1.2 信道编码——减少误码方便时钟提取 171
7.1.3 信道复用——提高信道容量，充分利用光纤带宽 173
7.1.4 光调制——让光携带声音和数字信号 173
7.2 电复用光纤传输系统 177
7.2.1 频分复用光纤传输系统 177
7.2.2 微波副载波复用/射频信号光纤传输系统 178
7.2.3 光纤/电缆混合网——典型的FDM光纤通信系统 184
7.2.4 SDH光纤传输系统——典型的TDM光纤通信系统 187
7.3 光复用光纤传输系统 191
7.3.1 波分复用光纤传输系统 192
7.3.2 光正交频分复用光纤传输系统 193
7.4 相干光波通信系统 194
7.4.1 相干检测原理 195
7.4.2 相干解调方式 197
7.4.3 相干系统光调制 198
7.4.4 相干系统接收 199
7.4.5 相干实验系统 201
7.5 光孤子通信实验系统 202
7.5.1 光孤子的基本概念 202
7.5.2 光孤子通信实验系统的工作原理和应用前景 203
7.6 高速光纤传输技术及系统 204
7.6.1 先进光调制制式 205
7.6.2 偏振复用相干接收技术 209
7.6.3 超强FEC纠错技术 209
7.6.4 高速光纤传输系统 211
7.6.5 低速信号提升到100Gbit/s高速信号的途径 212
7.7 光纤传输系统色散补偿和管理 214
7.7.1 负色散光纤补偿 214
7.7.2 光滤波器补偿 215
7.7.3 啁啾光纤色散补偿 216
7.7.4 电子色散补偿 217
7.7.5 波分复用系统色散补偿 218
7.7.6 色散管理 219
7.8 复习思考题 220
7.9 习题 221
第8章 光纤通信系统设计 223
8.1 系统设计的总体考虑 223
8.1.1 系统结构 223
8.1.2 光纤损耗限制系统 228
8.1.3 光纤色散限制系统 228
8.2 功率预算 229
8.3 带宽设计 230
8.4 复习思考题 233
8.5 习题 233
第9章 无源光网络接入技术 235
9.1 接入网在网络建设中的作用及发展趋势 235
9.1.1 接入网在网络建设中的作用 235
9.1.2 光接入网技术演进 235
9.1.3 三网融合—接入网的发展趋势 237
9.2 网络结构 238
9.2.1 光接入网的网络结构 238
9.2.2 光线路终端 240
9.2.3 光网络单元 241
9.2.4 光分配网络 243
9.3 无源光网络基础 245
9.3.1 分光比 245
9.3.2 结构和要求 245
9.3.3 下行复用技术 246
9.3.4 上行接入技术 246
9.3.5 安全性和私密性 248
9.4 PON接入系统 249
9.4.1 EPON系统 249
9.4.2 GPON系统 251
9.4.3 WDM-PON系统 255
9.4.4 OFDM-PON系统 258
9.5 复习思考题 258
9.6 习题 259
附录 260
附录A 电磁波频率与波长的换算 260
附录B dBm与mW、mW的换算 260
附录C dB值和功率比 261
附录D 百分损耗（%）与分贝（dB）损耗的换算 262
附录E PDH与SDH速率等级 262
附录F WDM信道Dl和Dn 的关系 263
附录G 物理常数 263
附录H 系统设计参数 264
附录I 名词术语索引 265
参考文献 279