本書緊密結合現代光纖通信系統與網絡的發(fā)展，全面系統地介紹了光纖通信系統的構成及關鍵技術。全書共11章，具體內容包括光纖光纜的結構和類型，光纖的傳輸理論和傳輸特性，光源和光發(fā)送機，光檢測和光接收機的原理、結構及性能，新型光器件及應用，光放大器原理及性能，光纖數字通信系統及性能指標，多信道系統及其性能，光傳送網、光接入網及全光網等光網絡技術，以及可見光通信、光載無線通信和量子光通信等新技術。
本書以光纖通信系統的組成為主線，從單個器件介紹再到完整系統架構及性能，內容深入淺出、概念清楚，覆蓋面廣且重點突出，可作為高校電子信息類及相關專業(yè)本科的教學用書，也可作為從事光纖通信工作的相關科技人員和管理人員的參考用書。
本書第1版撰寫于2003年，出版以來受到國內許多高校的重視并在教學中采用。此后，經過不斷總結教學實踐中的經驗，分別于2007年和2014年兩次修訂再版，滿足了不同層次高校電子信息類人才培養(yǎng)的需求。針對國家新一代信息技術重大戰(zhàn)略的推進和社會經濟快速發(fā)展的需求，以及新工科建設及數字化教育教學轉型的迫切需求，在總結編著者主持的國家級一流課程光纖通信經驗的基礎上，從注重培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力的角度出發(fā)，現對本書進行了再次修訂。
本次修訂遵循了上一版概念清楚、重點突出的指導思想，以光纖通信系統的內在組成為邏輯主線，結合本領域技術的最新發(fā)展和工程實際，增加了許多新技術和新應用等內容，在更加適應光纖通信網絡化和智能化趨勢的基礎上，充分體現專業(yè)知識來自工程、服務工程、高于工程的特色。每一章的開始部分均用精煉的文字給出本章主要內容導讀，便于教師和學生了解本章要點和難點；每章結束部分均有習題，總結本章的核心知識點，結合習題幫助學生進一步鞏固相關知識點。本次修訂還配套了在線課程、多媒體課件和習題解題指導等教學資源。
本書第1版撰寫于2003年，出版以來受到國內許多高校的重視并在教學中采用。此后，經過不斷總結教學實踐中的經驗，分別于2007年和2014年兩次修訂再版，滿足了不同層次高校電子信息類人才培養(yǎng)的需求。針對國家新一代信息技術重大戰(zhàn)略的推進和社會經濟快速發(fā)展的需求，以及新工科建設及數字化教育教學轉型的迫切需求，在總結編著者主持的國家級一流課程光纖通信經驗的基礎上，從注重培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力的角度出發(fā)，現對本書進行了再次修訂。
為了貫徹推進黨的二十大精神進教材、進課堂、進頭腦，踐行三全育人理念，本次修訂增加了課程思政相關內容圍繞光纖通信技術的發(fā)展與應用，在各章中分別介紹代表性人物和事件，尤其是我國科技工作者在光纖通信技術中的自主創(chuàng)新和前沿成果等，使學生能夠從科技工作者的事跡中培養(yǎng)求真務實的科學態(tài)度、獨立思考的科學精神，以及民族自豪感和愛國主義情懷。
本次修訂遵循了上一版概念清楚、重點突出的指導思想，以光纖通信系統的內在組成為邏輯主線，結合本領域技術的最新發(fā)展和工程實際，增加了許多新技術和新應用等內容，在更加適應光纖通信網絡化和智能化趨勢的基礎上，充分體現專業(yè)知識來自工程、服務工程、高于工程的特色。每一章的開始部分均用精煉的文字給出本章主要內容導讀，便于教師和學生了解本章要點和難點；每章結束部分均有習題，總結本章的核心知識點，結合習題幫助學生進一步鞏固相關知識點。本次修訂還配套了中英文兩個版本的在線課程、多媒體課件和習題解題指導等教學資源。
本書主要由沈建華編寫并統稿，陳健教授參與了多個章節(jié)的編寫工作。齊麗娜、蔡安亮老師提了很多有益的意見建議，李履信老師對本書第1版的編寫做出了很大的貢獻，在此一并表示感謝。
由于編著者水平有限，書中難免存在缺點和錯誤，懇請廣大讀者批評指正。
編著者
沈建華，男，南京郵電大學通信與信息工程學院院長助理，工學博士，副教授，碩士生導師，光纖通信與數字傳輸精品課程負責人，中國通信學會高級會員，中國通信學會通信線路專家委員會委員，電氣電子工程師協會（IEEE）會員，江蘇省國際招標中心、江蘇省交通廳、江蘇省水利廳項目評審專家。主要研究方向為高速率大容量光纖通信系統、智能光網絡、寬帶接入網和IP網絡技術等。
前言
第1章 緒論1
1.1 光纖通信的產生與發(fā)展歷程1
1.1.1 光通信的產生1
1.1.2 光纖通信的發(fā)展歷程5
1.2 光纖通信系統的構成7
1.3 光纖通信的應用和發(fā)展9
1.3.1 光纖通信系統的特點9
1.3.2 光纖通信系統的類型10
1.3.3 光纖通信的發(fā)展趨勢12
1.4 光纖通信系統中的基本概念13
1.4.1 模擬信號與數字信號13
1.4.2 復用技術與多址技術13
1.4.3 常用單位與量綱14
小結15
習題15
第2章 光纖與光纜16
2.1 光纖與光纜的結構16
2.1.1 光纖的基本結構16
2.1.2 光纖的類型 19
2.1.3 光纖的制造工藝20
2.1.4 光纜21
2.2 光纖傳輸原理25
2.2.1 射線光學理論分析法26
2.2.2 波動光學理論分析法28
2.2.3 單模傳輸條件31
2.3 光纖傳輸特性33
2.3.1 損耗33
2.3.2 色散36
2.3.3 非線性效應38
2.4 通信光纖的型號及性能40
2.4.1 國際標準光纖40
2.4.2 其他特殊光纖44
小結46
習題47
第3章 光源和光發(fā)送機48
3.1 激光的產生機理48
3.2 光源器件55
3.2.1 發(fā)光二極管55
3.2.2 半導體激光器57
3.3 光源調制61
3.3.1 直接調制61
3.3.2 間接調制62
3.3.3 調制方案62
3.4 光發(fā)送機64
3.4.1 光源與光纖的耦合64
3.4.2 光發(fā)送機的組成結構64
3.4.3 光發(fā)送機的性能參數69
小結69
習題70
第4章 光檢測和光接收機71
4.1 光電檢測器71
4.1.1 光電二極管71
4.1.2 PIN型光電二極管72
4.1.3 雪崩光電二極管75
4.2 直接檢測光接收機77
4.2.1 直接檢測光接收機的結構77
4.2.2 光接收機的性能指標79
4.2.3 直接檢測光接收機的噪聲分析81
4.3 相干檢測與相干檢測光接收機84
4.3.1 相干檢測的基本原理84
4.3.2 零差檢測和外差檢測86
4.3.3 相干檢測光接收機的信噪比86
4.4 光中繼器87
小結88
習題88
第5章 無源和有源光器件90
5.1 光纖連接器90
5.1.1 光纖連接器的原理90
5.1.2 光纖連接器的類型91
5.1.3 光纖連接器的性能參數92
5.2 光纖耦合器93
5.2.1 光纖耦合器的原理93
5.2.2 光纖耦合器的結構94
5.2.3 光纖耦合器的性能參數95
5.2.4 合波器和分波器96
5.3 光衰減器99
5.4 光隔離器與光環(huán)行器100
5.4.1 光隔離器100
5.4.2 光環(huán)行器101
5.5 光調制器102
5.6 光開關103
5.7 光濾波器105
5.7.1 光纖光柵105
5.7.2 介質薄膜光濾波器106
5.8 新型有源光器件107
5.8.1 微機電系統107
5.8.2 硅基光子集成器件108
小結109
習題109
第6章 光放大器110
6.1 光放大器原理110
6.1.1 光放大器的基本原理110
6.1.2 光放大器的主要參數112
6.2 摻鉺光纖放大器114
6.2.1 摻鉺光纖放大器的結構和原理115
6.2.2 摻鉺光纖放大器的性能參數117
6.2.3 摻鉺光纖放大器的應用119
6.3 拉曼光纖放大器120
6.3.1 拉曼光纖放大器的工作原理120
6.3.2 拉曼光纖放大器的結構121
6.3.3 拉曼光纖放大器的特點及應用122
6.3.4 拉曼光纖放大器的噪聲特性123
6.3.5 混合拉曼/摻鉺光纖放大器124
6.4 新型光纖放大器124
6.4.1 新型光纖放大器的需求124
6.4.2 新型光纖放大器125
小結126
習題126
第7章 光纖數字通信系統127
7.1 準同步數字體系127
7.2 同步數字體系128
7.2.1 SDH的基本原理128
7.2.2 SDH網同步132
7.2.3 SDH傳送網133
7.2.4 多業(yè)務傳送平臺136
7.3 分組傳送網138
7.4 光傳送網141
7.4.1 OTN的基本原理141
7.4.2 OTN的復用和映射結構142
7.4.3 OTN的關鍵技術143
小結145
習題145
第8章 多信道光纖通信系統 146
8.1 波分復用系統的原理146
8.1.1 波分復用的基本概念146
8.1.2 波分復用的應用形式147
8.1.3 波分復用系統的波長規(guī)劃149
8.2 波分復用系統的性能需求與關鍵技術151
8.2.1 波分復用系統的性能需求151
8.2.2 波分復用系統的關鍵技術153
8.3 波分復用設備與組網159
8.3.1 波分復用設備類型159
8.3.2 波分復用網絡結構162
8.4 彈性光網絡163
8.4.1 彈性光網絡的基本概念163
8.4.2 彈性光網絡的網絡結構164
8.4.3 彈性光網絡的關鍵技術165
8.5 光碼分多址168
小結169
習題169
第9章 光纖通信系統性能171
9.1 數字傳輸模型171
9.1.1 數字傳輸模型的意義171
9.1.2 數字傳輸模型的分類172
9.1.3 光傳送網傳輸模型173
9.2 光接口的性能174
9.2.1 SDH光接口的性能174
9.2.2 波分復用系統光接口的性能175
9.3 光纖數字通信系統的性能176
9.3.1 誤碼176
9.3.2 抖動181
9.3.3 漂移182
9.3.4 延時183
9.3.5 功率代價184
9.4 光纖數字通信系統的可用性185
9.4.1 可用性和可靠性185
9.4.2 可用性評價方法186
9.4.3 可用性指標要求187
9.5 光纖數字通信系統設計187
9.5.1 系統設計的主要方法187
9.5.2 影響系統設計的主要參數188
9.5.3 最壞值法設計過程189
小結190
習題190
第10章 光纖通信網192
10.1 光接入網192
10.1.1 接入網概述192
10.1.2 光纖接入網195
10.1.3 光接入網的關鍵技術198
10.1.4 基于無源光網絡的光接入網202
10.1.5 新型無源光網絡技術208
10.2 計算機高速互聯光網絡技術211
10.2.1 光纖分布式數據接口211
10.2.2 光纖通道212
10.2.3 數據中心光互聯技術214
10.3 智能光網絡216
10.3.1 智能光網絡概述216
10.3.2 自動交換光網絡217
10.3.3 通用多協議標簽交換223
10.3.4 軟件定義光網絡225
10.4 全光網228
10.4.1 全光網的原理228
10.4.2 全光交換技術229
小結232
習題233
第11章 光纖通信新技術234
11.1 光孤子通信234
11.1.1 光孤子通信的產生與發(fā)展234
11.1.2 影響光孤子通信系統容量的因素236
11.2 自由空間光通信237
11.2.1 自由空間光通信的原理和特點237
11.2.2 自由空間光通信系統及其關鍵技術238
11.2.3 短距室內可見光通信241
11.2.4 星際自由空間激光通信242
11.3 光載無線通信243
11.3.1 光載無線通信的原理243
11.3.2 光載無線通信的關鍵技術244
11.4 量子光通信246
11.4.1 量子信息技術的基礎246
11.4.2 量子密鑰分配與量子直接通信247
11.5 人工智能及其應用248
11.5.1 人工智能的基本概念248
11.5.2 人工智能在光纖通信中的應用249
小結250
習題251
附錄 常用縮略語及其對應術語252
參考文獻259
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