光縴通信（第五版） [Optical Fiber Communication, Fifth Edition] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Gerd Keiser（格爾德· 凱澤） 著，蒲濤 譯

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光縴
• 通信
• 光電子
• 信息傳輸
• 網絡技術
• 第五版
• Optical Fiber
• 光通信係統
• 通信工程

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121277467

版次：5

商品編碼：11902079

包裝：平裝

叢書名： 國外電子與通信教材係列

外文名稱：Optical Fiber Communication, Fifth Edition

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：544

字數：87100

內容簡介

本書係統地介紹瞭光縴通信的各方麵知識。全書共14章，內容涵蓋光縴傳輸原理和傳輸特性，半導體光源和光檢測器的工作原理與工作特性，數字光縴通信係統和模擬光縴通信係統，光放大器的工作原理和性能，WDM係統原理與器件，光網絡與光交換，光縴通信係統的性能測量及管理。與前一版相比， 新增瞭高級光調製格式、100 Gbps和400 Gbps鏈路、光縴的非綫性效應、光子晶體光縴、高速通信中的前嚮糾錯、光載射頻（ROF）及光纜鋪設等新內容。

作者簡介

Gerd Keiser 國立颱灣科技大學電子工程係科學顧問委員會客座教授。他的教學科研興趣包括光子器件研發、光傳輸係統、光縴到駐地網絡、智能建築和智能傢庭網絡以及生物醫學光子學。此外，他還是光子通信聯盟的發起人和首席顧問。他曾在Honeywell，GTE和通用動力等公司任職，從事光網絡和數字交換技術的開發與應用。他在GTE的技術成就贏得瞭Leslie Award奬。他還擔任過美國東北大學、塔夫茨大學和波士頓大學的兼職教授。Keiser博士是IEEE會士、OSA和SPIE會員、Optical Fiber Technology 雜誌副主編、4本研究生教材的作者。

蒲濤，中國人民解放軍理工大學通信工程學院光電技術教研中心教授，研究方嚮：光縴通信，光縴傳感，光縴光柵，光碼分多址通信，微波光子學。

目錄

第1章 光縴通信概述
1．1 光通信的發展動力
1．1．1 光網絡的發展曆程
1．1．2 光縴的優點
1．2 光頻譜帶
1．2．1 電磁能量
1．2．2 工作窗口和光頻帶
1．3 分貝單位
1．4 網絡信息速率
1．4．1 電信信號復用
1．4．2 SONET/SDH復用體係
1．5 光信道復用
1．5．1 WDM概述
1．5．2 偏振復用
1．5．3 模分復用
1．5．4 多芯光縴
1．6 光縴通信係統的關鍵組件
1．7 光通信網絡的演進
1．8 光縴通信標準
1．9 仿真與建模工具
1．9．1 仿真工具的特徵
1．9．2 圖形編程語言
1．9．3 學生使用的程序舉例
1．10 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第2章 光縴：結構、 導波原理和
製造
2．1 光的性質
2．1．1 綫偏振
2．1．2 橢圓偏振和圓偏振
2．1．3 光的量子特性
2．2 基本的光學定律和定義
2．2．1 摺射率
2．2．2 反射和摺射
2．2．3 光的偏振分量
2．2．4 偏振敏感材料
2．3 光縴模式和結構
2．3．1 光縴分類
2．3．2 光縴結構的變化
2．3．3 光射綫和模式
2．3．4 階躍摺射率光縴結構
2．3．5 射綫光學描述
2．3．6 介質平闆波導中的波動
描述
2．4 圓波導的模式理論
2．4．1 模式概述
2．4．2 關鍵的模式概念的歸納
2．4．3 麥剋斯韋方程組*
2．4．4 波導方程式*
2．4．5 階躍摺射率光縴中的波動
方程*
2．4．6 模式方程*
2．4．7 階躍摺射率光縴中的
模式*
2．4．8 綫偏振模*
2．4．9 階躍摺射率光縴中的
光功率流*
2．5 單模光縴
2．5．1 結構
2．5．2 模場直徑
2．5．3 單模光縴中的傳播模
2．5．4 有效摺射率
2．6 梯度摺射率光縴的結構
2．6．1 縴芯摺射率結構
2．6．2 梯度摺射率光縴的數值
孔徑
2．6．3 梯度摺射率光縴的截止
條件
2．7 光縴材料
2．7．1 玻璃光縴
2．7．2 有源玻璃光縴
2．7．3 塑料光縴
2．8 光子晶體光縴(PCF)
2．8．1 摺射率導引PCF
2．8．2 光子帶隙PCF
2．9 光縴製造
2．9．1 外部汽相氧化法
2．9．2 汽相軸嚮沉積法
2．9．3 改進的化學汽相沉積法
2．9．4 等離子體激活化學汽相
沉積法
2．9．5 光子晶體光縴製造
2．10 光纜
2．10．1 光纜結構
2．10．2 室內光纜
2．10．3 室外光纜
2．11 光纜鋪設方法
2．11．1 直埋式鋪設
2．11．2 光纜牽入管道
2．11．3 光纜氣吹鋪設
2．11．4 架空鋪設
2．11．5 海底鋪設
2．11．6 行業鋪設標準
2．12 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第3章 衰減和色散
3．1 衰減
3．1．1 衰減單位
3．1．2 吸收損耗
3．1．3 散射損耗
3．1．4 彎麯損耗
3．1．5 縴芯和包層的損耗
3．2 光縴中的信號畸變
3．2．1 色散概述
3．2．2 模式時延
3．2．3 色散起因
3．2．4 群時延
3．2．5 材料色散
3．2．6 波導色散
3．2．7 單模光縴中的色散
3．2．8 偏振模色散
3．3 單模光縴性能
3．3．1 摺射率分布
3．3．2 截止波長
3．3．3 色散計算
3．3．4 模場直徑
3．3．5 彎麯損耗
3．4 國際標準
3．4．1 G．651．1建議
3．4．2 G．652建議
3．4．3 G．653建議
3．4．4 G．654建議
3．4．5 G．655建議
3．4．6 G．656建議
3．4．7 G．657建議
3．5 特種光縴
3．6 多芯光縴
3．7 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第4章 光源
4．1 半導體物理學基礎
4．1．1 能帶
4．1．2 本徵材料和非本徵材料
4．1．3 pn結
4．1．4 直接帶隙和間接帶隙
4．1．5 半導體器件的製造
4．2 發光二極管（LED）
4．2．1 LED的結構
4．2．2 光源材料
4．2．3 量子效率和LED的功率
4．2．4 LED的調製
4．3 半導體激光器
4．3．1 半導體激光器的模式和
閾值條件
4．3．2 半導體激光器的速率
方程
4．3．3 外量子效率
4．3．4 諧振頻率
4．3．5 半導體激光器結構和輻射
場型分布
4．3．6 單模激光器
4．3．7 半導體激光器的調製
4．3．8 激光器綫寬
4．3．9 外調製
4．3．10 溫度特性
4．4 光源的綫性特性
4．5 發射機封裝
4．6 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第5章 光功率發射和耦閤
5．1 光源至光縴的功率發射
5．1．1 光源的輸齣分布
5．1．2 功率耦閤計算
5．1．3 發射功率與波長的關係
5．1．4 穩態數值孔徑
5．2 改善耦閤的透鏡結構
5．2．1 非成像微球
5．2．2 半導體激光器與光縴的
耦閤
5．3 光縴與光縴的連接
5．3．1 機械對準誤差
5．3．2 光縴相關損耗
5．3．3 光縴端麵製備
5．4 LED與單模光縴的耦閤
5．5 光縴接頭
5．5．1 連接方法
5．5．2 單模光縴的連接
5．6 光縴連接器
5．6．1 連接器的類型
5．6．2 單模光縴連接器
5．6．3 連接器迴波衰減
5．7 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第6章 光檢測器
6．1 光電二極管的物理原理
6．1．1 pin光電二極管
6．1．2 雪崩光電二極管
6．2 光檢測器噪聲
6．2．1 噪聲源
6．2．2 信噪比
6．2．3 噪聲等效功率
6．3 檢測器響應時間
6．3．1 耗盡層光電流
6．3．2 響應時間
6．3．3 雙異質結光電二極管
6．4 雪崩倍增噪聲
6．5 InGaAs APD結構
6．6 溫度對雪崩增益的影響
6．7 光檢測器比較
6．8 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第7章 光接收機
7．1 接收機工作的基本原理
7．1．1 數字信號傳輸
7．1．2 誤碼源
7．1．3 前置放大器
7．2 數字接收機性能
7．2．1 誤碼率
7．2．2 接收機靈敏度
7．2．3 量子極限
7．3 眼圖
7．3．1 眼圖的特徵
7．3．2 BER和Q因子測量
7．4 突發模式接收機
7．5 模擬接收機
7．6 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第8章 數字鏈路
8．1 點到點鏈路
8．1．1 傳輸信號格式
8．1．2 係統考慮
8．1．3 鏈路功率預算
8．1．4 展寬時間預算
8．1．5 短波長帶
8．1．6 單模光縴鏈路的損耗限製
距離
8．2 功率代價
8．2．1 色度色散代價
8．2．2 偏振模色散代價
8．2．3 消光比代價
8．2．4 模式噪聲
8．2．5 模分配噪聲
8．2．6 啁啾
8．2．7 反射噪聲
8．3 差錯控製
8．3．1 誤碼檢測概念
8．3．2 綫性檢錯碼
8．3．3 多項式碼
8．3．4 前嚮糾錯
8．4 相乾檢測
8．4．1 基本概念
8．4．2 零差檢測
8．4．3 外差檢測
8．4．4 誤碼率比較
8．5 高級光調製格式
8．5．1 頻譜效率
8．5．2 相移鍵控和IQ調製
8．5．3 差分正交相移鍵控
（DQPSK）
8．5．4 正交幅度調製（QAM）
8．6 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第9章 模擬鏈路
9．1 模擬鏈路概述
9．2 載噪比
9．2．1 載波功率
9．2．2 光檢測器和前置放大器的
噪聲
9．2．3 相對強度噪聲（RIN)
9．2．4 反射對RIN的影響
9．2．5 極限條件
9．3 多信道傳輸技術
9．3．1 多信道幅度調製
9．3．2 多信道頻率調製
9．3．3 副載波復用
9．4 光載射頻（ROF）
9．4．1 關鍵鏈路參數
9．4．2 無雜散動態範圍
9．5 光載鏈路射頻
9．5．1 ROF網絡天綫基站
9．5．2 多模光縴鏈路射頻
9．6 微波光子學
9．7 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第10章 WDM概念和光器件
10．1 WDM概述
10．1．1 WDM的工作原理
10．1．2 WDM標準
10．2 無源光耦閤器
10．2．1 2×2光縴耦閤器
10．2．2 散射矩陣錶示法
10．2．3 2×2波導耦閤器
10．2．4 星形耦閤器
10．2．5 馬赫曾德爾乾涉
復用器
10．3 隔離器和環形器
10．3．1 光隔離器
10．3．2 光環形器
10．4 光縴光柵濾波器
10．4．1 光柵基礎
10．4．2 光縴布拉格光柵
10．4．3 FBG的應用
10．5 介質薄膜濾波器
10．5．1 標準具理論
10．5．2 TFF的應用
10．6 基於相位陣列的WDM
器件
10．7 衍射光柵
10．8 有源光器件
10．8．1 MEMS技術
10．8．2 可變光衰減器
10．8．3 可調諧光濾波器
10．8．4 動態增益均衡器
10．8．5 光分插復用器
10．8．6 偏振控製器
10．8．7 色度色散補償器
10．9 可調諧光源
10．10 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第11章 光放大器
11．1 光放大器的基本應用和
分類
11．1．1 一般應用
11．1．2 放大器的類型
11．2 半導體光放大器
11．2．1 外部泵浦
11．2．2 放大器增益
11．2．3 SOA的帶寬
11．3 摻鉺光縴放大器
11．3．1 放大機理
11．3．2 EDFA的結構
11．3．3 EDFA的功率轉換效率
及增益
11．4 放大器噪聲
11．5 光信噪比
11．6 係統應用
11．6．1 功率放大器
11．6．2 在綫放大器
11．6．3 前置放大器
11．6．4 多信道放大
11．6．5 在綫放大器增益控製
11．7 拉曼放大器
11．7．1 拉曼增益
11．7．2 泵浦激光器
11．8 寬帶光放大器
11．9 光縴激光器
11．10 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第12章 非綫性效應
12．1 非綫性效應概述
12．2 有效長度與有效麵積
12．3 受激拉曼散射
12．4 受激布裏淵散射
12．5 自相位調製
12．6 交叉相位調製
12．7 四波混頻
12．8 減小四波混頻
12．9 波長變換
12．9．1 光門波長轉換器
12．9．2 波混頻波長轉換器
12．10 孤子
12．10．1 孤子脈衝
12．10．2 孤子參數
12．10．3 孤子寬度和間隔
12．11 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第13章 光網絡
13．1 網絡概念
13．1．1 網絡術語
13．1．2 網絡分類
13．1．3 網絡層次
13．1．4 光層
13．2 網絡拓撲
13．2．1 無源綫形總綫的性能
13．2．2 星形結構的性能
13．3 SONET/SDH
13．3．1 傳輸格式和速率
13．3．2 光接口
13．3．3 SONET/SDH環
13．3．4 SONET/SDH網絡
13．4 高速光鏈路
13．4．1 10 Gbps光鏈路
13．4．2 40 Gbps光鏈路
13．4．3 100 Gbps鏈路
13．4．4 400 Gbps以上速率
鏈路
13．5 光分插復用器
13．5．1 OADM的結構
13．5．2 可重構OADM
13．6 光交換
13．6．1 光交叉連接
13．6．2 波長變換
13．6．3 波長路由
13．6．4 光分組交換
13．6．5 光突發交換
13．7 WDM網絡實例
13．7．1 寬帶長途WDM網絡
13．7．2 窄帶城域WDM網絡
13．8 無源光網絡
13．8．1 基本的PON架構
13．8．2 有源PON模塊
13．8．3 業務流量
13．8．4 GPON特性
13．8．5 WDM PON架構
13．9 DWDM 直接承載IP
13．10 光以太網
13．10．1 基本的光以太網方案
13．10．2 EPON/GE?PON架構
13．10．3 城域光以太網
13．11 降低傳輸損傷
13．11．1 色度色散補償光縴
13．11．2 布拉格光柵色散
補償器
13．11．3 偏振模色散補償
13．11．4 光放大器增益瞬變
13．12 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
第14章 性能測量與監控
14．1 測量標準
14．2 基本測試設備
14．2．1 測試用光源
14．2．2 光譜分析儀
14．2．3 多功能光測試儀
14．2．4 光衰減器
14．2．5 光傳送網（OTN）
測試儀
14．2．6 可視故障指示儀
14．3 光功率測量
14．3．1 光功率的定義
14．3．2 光功率計
14．4 光縴特性參數
14．4．1 摺射近場法
14．4．2 傳輸近場法
14．4．3 損耗測量
14．4．4 色散測量
14．5 眼圖
14．5．1 模闆測試
14．5．2 壓力眼圖
14．5．3 眼圖輪廓
14．6 光時域反射儀（OTDR）
14．6．1 OTDR軌跡
14．6．2 損耗測量
14．6．3 OTDR盲區
14．6．4 光縴故障定位
14．6．5 光迴波衰減
14．7 光性能監測
14．7．1 管理構架和功能
14．7．2 光層管理
14．7．3 OPM功能
14．7．4 網絡維護
14．7．5 故障管理
14．7．6 OSNR監視
14．8 光縴係統性能測量
14．8．1 誤碼率測試
14．8．2 光信噪比評估
14．8．3 Q因子評估
14．8．4 光調製幅度（OMA）
測量
14．8．5 定時抖動測量
14．9 總結
習題
習題解答（選）
參考文獻
附錄A 國際單位製
附錄B 常用數學關係式
附錄C 貝塞爾函數
附錄D 分貝
附錄E 縮寫
附錄F 拉丁文符號
附錄G 希臘文符號

前言/序言

譯 者 序

由於Gerd Keiser 教授的Optical Fiber Communications一書的世界性影響， 2002年我們將本書的第三版翻譯成中文， 受到瞭國內同仁及相關專業學生的歡迎。轉瞬間， 十幾個年頭過去瞭， 光縴通信領域在這十多年間取得瞭許多新的進展， 而Gerd Keiser 教授也將本書的第五版奉獻給瞭讀者。為方便國內讀者學習， 我們又提供瞭新版的中譯本以饗讀者。

在作者所寫的前言中已詳細列齣瞭第四版和第五版新增加的內容。在諸多新內容中我們認為讀者需要關注如下熱點：

1.關於光子晶體光縴、 少模光縴和多芯光縴的結構及工作原理， 光子晶體光縴有可能為多種光子器件的設計帶來革命性的變革， 基於少模/多芯光縴的模分復用技術具有重要的潛在應用價值。

2.與超高速傳輸相聯係的內容， 例如QPSK調製、 相乾檢測、 前嚮糾錯、 突發模式接收等， 當前已實現的單波長100 Gbps及更高速率的相乾傳輸技術尤其引人關注。

3.非綫性效應及其影響， 近年來基於光縴的非綫性效應實現光信號處理是極為活躍的前沿研究課題。

4.光載射頻（ROF）技術及微波光子學， 這是一個光子學與微波毫米波技術相結閤的新興交叉領域， 極具活力。

5.IP over WDM、 光以太網、 光縴到駐地（FTTP）無源光網絡等技術與無綫接入技術相結閤， 將産生重大影響。

另外， 新增加的有關國際標準、 光纜鋪設等內容對於讀者， 尤其是從事係統設計和工程建設的工程技術人員也是極有幫助的。

本書第五版主要由蒲濤、 徐俊華、 蘇洋翻譯， 譯者所在教研室的研究生劉穎、 魏誌虎、 孫幗丹、 陳寅芳、 劉雙、 葉振新、 熊錦添、 孟楠、 陳大雷參與瞭部分章節的翻譯工作， 全書由李玉權審校。在此對於他們所付齣的辛勤勞動緻以衷心的感謝。

受譯者學識水平所限， 加之本書篇幅浩大， 多人參與翻譯工作， 譯文中齣現不妥乃至錯誤之處在所難免， 熱望讀者不吝賜教。

譯 者

2015.12於南京

前 言

本書的目標

自1983年本書第一版問世以來， 光縴通信曆經瞭令人神往的發展曆程。特彆值得一提的是,高錕(Charles Kuen Kao)以其超越時代的洞察力,發現可以使用玻璃縴維作為數據傳輸媒介， 其執著的後繼工作帶來瞭低損耗光縴的進一步發展， 這使得他榮獲2009年諾貝爾物理學奬。第一根超純光縴在高錕預言之後的第4年， 即1970年研製成功。這一突破導緻與光縴相關的係列技術的發展。最初人們僅關心傳輸鏈路技術， 隨後很快轉移到越來越復雜的網絡技術。許多新器件和通信技術加入光縴通信中。其中有的技術獲得極大成功， 也有的技術因為實現過於復雜而被淘汰， 還有的技術由於過於超前在經曆一段時間的鼕眠期後再次齣現。基於光縴技術的現代大容量電信網絡已成為社會不可分割的一部分。這些先進網絡的應用領域從簡單的網頁瀏覽到電子郵件交互再到健康診斷、 網格和雲計算及復雜的商業交換。由於網絡對於日常生活如此重要， 我們越來越期望通信服務能夠永遠在綫並功能閤理。要滿足這一近乎苛刻的需求， 需要對從器件發展到係統設計安裝和網絡運行維護的所有技術方麵進行仔細的工程化考量。

為瞭突齣上述技術的成就與現狀， 本書第五版力求展現基本原理， 以利於理解光縴技術並更廣泛地將其應用於現代通信網。本書的係列論述將帶領讀者係統地領略光縴鏈路中器件及其相互間影響的根本原理， 講述復雜光鏈路和網絡的架構與性能特徵， 瞭解網絡安裝與維護中需要的基本測量技術。通過理解、 掌握這些基本問題， 讀者不僅可以從事器件、 通信鏈路或者設備的設計， 還能夠預見未來網絡技術的發展方嚮。

本書的內容

為達到上述目標， 本書第1章給齣瞭光縴通信係統的概述。其內容包括采用光縴的原因和好處， 所使用的頻帶， 波分復用如何提高光縴的傳輸容量， 采用的標準和仿真工具。

第2章至第11章描述瞭光鏈路中主要元器件的性能特徵。這些元器件包括光縴、 光源、 光檢測器、 無源光器件、 光放大器， 以及用於多波長網絡中的有源光電器件。光縴是光鏈路中最為重要的器件。第2章和第3章給齣瞭各類光縴的物理結構、 所用材料、 損耗特性、 光傳播機理以及信號畸變特性。第3章還介紹瞭光縴製造方法和幾種常用光纜。這兩章的新增內容包括有關光子晶體光縴的討論， 以及它對模式效應和脈衝展寬性能的改善。

第4章論述瞭光通信中所用光源的結構、 發光原理和使用特性。此外還論述瞭直接調製和外調製技術、 溫度效應、 器件壽命和綫路編碼方法。在第5章中描述瞭如何有效地將光源發射光束耦閤進光縴， 以及如何將兩段光縴以功率損耗最小的方式連接起來。

光接收機的任務是檢測到達光信號並將其轉換為可被後繼電接收機處理的電信號。第6章內容包括光檢測器的結構與響應特性。第7章描述瞭光接收機的原理和功能。這一章中的新內容包括光接收機的簡化數學描述、 信號檢測的統計概念、 眼圖測量方法， 以及用於無源光網絡中的突發模式接收機簡介。

第8章和第9章分彆介紹瞭數字和模擬鏈路的設計方法。第8章包括鏈路功率預算和帶寬限製的討論。新內容包括功率代價、 基本相乾檢測方案和數字信號差錯控製方法。第9章增加瞭在光縴中傳輸微波射頻模擬信號的概念。射頻光傳輸技術的一個擴展應用是室外和大樓內移動終端的寬帶光載射頻（ROF）網絡。

第10章論述瞭波分復用（WDM）的原理， 介紹瞭普通WDM鏈路的功能， 討論瞭不同WDM方案的國際標準。本章的新內容包括有源和無源WDM器件的描述和應用舉例， 例如光縴布拉格光柵、 薄膜濾波器、 陣列波導光柵、 衍射光柵和可調光衰減器等。

第11章描述瞭實現光放大的不同方法。其中有半導體光放大器、 摻雜光縴放大器和新型的拉曼放大器。除瞭傳統摻餌光縴放大器（EDFA）的論述， 還有用於S波段的摻銩光縴放大器（TDFA）和用於L波段的增益移位EDFA的新結構。

第12章至第14章展示瞭如何將各個元器件組閤構成鏈路和網絡， 給齣瞭評估光器件和鏈路性能的測量方法。第12章的新內容包括光縴中非綫性過程的來源與影響。許多非綫性效應會導緻係統性能劣化， 必須予以控製， 另外一些（如受激拉曼散射效應）則可以加以利用。

第13章擴展瞭有關長途、 城域、 局域和接入光網絡的內容。重點增加瞭當前已實現的單波長100 Gbps、 不遠的未來能夠達到400 Gbps和1 Tbps傳輸的相乾鏈路技術。還增加瞭光分插復用器和光交叉連接的概念， 波長路由， 光分組交換， 光突發交換， 無源光網絡， IP over WDM， 光以太網， 以及減小高速網絡傳輸損傷的技術等。

最後一章（第14章）討論瞭性能監測。論題包括國際認可的測量標準， 光縴鏈路的基本測試儀錶， 光縴的建模方法， 通過眼圖測量評估鏈路性能。特彆要強調的是對WDM鏈路的評估。這一章的新內容包括眼圖模版、 壓力眼圖測試、 誤碼率眼圖輪廓等概念； 另一個新內容是光性能監測， 這已成為光通信網絡（特彆是與誤碼監測、 網絡運行維護和故障管理相關的光通信網絡）的基本功能。

本版新增內容

本書第四版和第五版新增內容如下：

● 光縴通信的頻譜劃分；

● 描述瞭光子晶體光縴， 一種通過內部微結構增加控製縴維中光的又一個維度的光縴；

● 迴顧瞭光縴光纜在包括室內管綫到海底鏈路等各種環境中的鋪設方法；

● 描述瞭用於與光波相互作用， 以便控製、 管理光信號的特種光縴；

● 討論瞭以各種國際標準， 規範不同類彆的光縴的參數， 從而保證工業領域的兼容性；

● 舉例說明瞭商用收發器組件的特性與封裝；

● 舉例說明瞭商用光縴連接器的特性與封裝；

● 討論瞭用於無源光網絡的突發模式光接收機的特性；

● 擴充瞭傳輸鏈路的功率代價；

● 擴充瞭工作於100 Gbps或更高速率的單模光縴鏈路；

● 新增瞭相乾檢測， 相對於直接檢測方式， 相乾檢測可以提高譜純度、 提高抗色散性能；

● 新增瞭用於超過100 Gbps速率傳輸鏈路的數字四相移鍵控（DQPSK）方法；

● 新增瞭數字差錯檢測和糾錯方法， 包括采用多項式編碼與前嚮糾錯（FEC）技術；

● 新增瞭用於無綫接入網、 室內環境無綫服務、 傢庭個域網絡連接的光載射頻技術；

● 擴充瞭用於波分復用的光子器件內容；

● 新增瞭拉曼光放大器技術， 擴展瞭摻餌光縴放大器技術；

● 新增瞭一章（第12章）， 講述光縴中的非綫性效應的影響；

● 大大擴展瞭光網絡的內容， 包括高速光鏈路， 光分插復用器， 光交換， WDM網絡舉例， IP over WDM， 光以太網， 用於光縴到駐地（FTTP）的無源光網絡應用；

● 修改瞭性能測試與監測的相關內容， 包括眼圖測試， 光性能監測（OPM）功能， 性能測試功能， 以及包括誤碼率（BER）、 光信噪比（OSNR）、 Q值、 光調製幅度（OMA）和定時抖動在內的性能測試。

本書的使用

本書第五版提供瞭有關光縴通信技術的理論和應用的基本材料， 可用於高年級或研究生課程。本書還可用作工作參考書， 為從事光縴通信係統相關器件、 傳輸設備、 測試儀錶設計開發和光纜工廠的應用工程師服務。學習本書， 應具有高年級工科學生的理論基礎， 包括電磁場理論、 微積分與微分方程、 光學基礎。本書的正文部分也對光學概念、 電磁理論和半導體物理學基礎等幾方麵的主要基礎知識進行瞭簡明的迴顧。許多涉及進一步知識的章節（如麥剋斯韋方程組在圓柱介質波導中的應用）用星號標注， 可以跳過而不失連續性。為瞭幫助讀者學習和設計實踐， 本書提供瞭160個例題和79個訓練題， 並收集瞭267道習題， 幫助檢測讀者對本書所覆蓋和延伸內容的理解。授課教師可通過郵箱te_service@phei.com.cn獲得這些習題的解答。

每章的末尾都提供瞭大量的參考文獻作為深入學習所涉及專題的起點。由於光縴通信將多個科學和工程學科領域的研究與開發力量匯聚在一起， 各章所涉內

穿越光年的低語：現代通信的基石 在信息爆炸的時代，我們每天都在被海量的數據洪流所裹挾，從社交媒體的實時更新，到高清視頻的流暢傳輸，再到雲計算的強大支持，這一切的背後，都離不開一項革命性的技術——光縴通信。它以光的速度，將世界的每一個角落緊密相連，成為現代社會不可或缺的血脈。 想象一下，信息如同無數細小的光點，在縴細的玻璃縴維中穿梭，以接近光速的姿態跨越山川湖海，連接起韆傢萬戶。這種“看得見”卻又“摸不著”的傳輸方式，徹底改變瞭我們獲取和分享信息的方式，也為人類社會的發展注入瞭前所未有的活力。 然而，這看似“自然而然”的光速傳輸，其背後是人類智慧與工程技術的結晶，是一係列復雜而精密的科學原理在協同作用。要理解光縴通信的奧秘，我們需要深入探究其核心構成，從發光二極管（LED）和激光二極管（LD）這些信息源頭的“點火器”，到光縴本身的“高速公路”，再到光電探測器（PIN和APD）作為信息“接收站”的巧妙設計，以及信號放大器、光開關等一係列輔助設備，共同構建起一個高效、穩定、大容量的信息傳輸網絡。 光縴：輕盈身軀裏的信息巨浪 光縴，作為光縴通信的靈魂，它的誕生本身就是一場工程奇跡。它主要由石英玻璃製成，其核心部分（縴芯）具有較高的摺射率，而外層的包層則擁有較低的摺射率。這種特殊的結構設計，巧妙地利用瞭全反射原理。當光信號以一定的角度進入縴芯時，它會在縴芯和包層之間不斷發生反射，沿著光縴的路徑嚮前傳播，即使光縴蜿蜒麯摺，也能有效避免光信號的泄露。 目前，光縴通信主要使用的是兩種類型：單模光縴和多模光縴。單模光縴的縴芯直徑極小，通常隻有幾個微米，這使得光信號隻能以一種模式（最基本的光的傳播模式）傳播。這種單一模式的傳播方式，極大地減少瞭模間色散，使得信號在長距離傳輸中失真度極低，是長距離、大容量傳輸的首選。而多模光縴則擁有較大的縴芯直徑，允許光信號以多種模式傳播。雖然其傳輸距離相對較短，成本也較低，但它在短距離、低成本的應用場景，如數據中心內部連接，仍然發揮著重要作用。 光縴的製造過程也極為嚴苛，需要極高的純度、精密的尺寸控製和無缺陷的結構，以確保光信號能夠高效、低損耗地傳輸。從玻璃棒的拉伸到光縴的塗覆，每一個環節都至關重要，直接影響著光縴的傳輸性能。 光源：點亮信息的璀璨之星 要讓信息在光縴中“跳躍”，首先需要一個高效的光源。目前，光縴通信主要依賴兩種光源：發光二極管（LED）和激光二極管（LD）。 LED是一種半導體器件，它通過電能直接轉化為光能，産生非相乾光。LED的優點是成本較低，壽命長，但其發光效率相對較低，且光束發散角較大，更適閤短距離、低速率的通信應用。 激光二極管（LD）則是一種更為先進的光源，它能夠産生高度相乾、方嚮性極好的激光。激光的特點是其光束具有很高的亮度、很窄的光譜寬度和很強的方嚮性，這使得它能夠以極高的效率耦閤進光縴，並在光縴中以較低的損耗進行長距離傳輸。激光二極管的調製速度也遠高於LED，能夠支持更高的通信速率，是現代高速光縴通信係統的核心組件。根據不同的工作波長和功率需求，激光二極管又分為多種類型，如DFB（分布反饋）激光器、VCSEL（垂直腔麵發射激光器）等，廣泛應用於不同的通信場景。 光電探測器：捕捉信息的靈敏之耳 當光信號經過漫長的旅程到達目的地後，就需要一個“接收器”來捕捉這些微弱的光信號，並將其轉換迴電信號，以便計算機或其他終端設備進行處理。這就需要用到光電探測器。 目前，光縴通信中最常用的光電探測器是PIN（P-i-n）二極管和APD（雪崩光電二極管）。PIN二極管的工作原理是利用半導體材料的內光電效應，當光子入射到PIN二極管的敏感區域時，會在半導體材料中産生電子-空穴對，從而産生光電流。PIN二極管具有響應速度快、噪聲低等優點，適用於中低功率的光信號探測。 APD則是一種更為靈敏的光電探測器，它在PIN二極管的基礎上增加瞭一個“雪崩倍增區”。當光子産生電子-空穴對後，這些載流子會在高電場的作用下加速，並與其他半導體原子碰撞，産生更多的載流子，形成“雪崩效應”，從而將微弱的光信號放大。APD的探測靈敏度極高，能夠在極低的光功率下探測到信號，是長距離、低損耗通信係統中不可或缺的關鍵組件。 信號放大：為遠航的信使注入力量 在長距離的光縴通信中，光信號會隨著傳輸距離的增加而逐漸衰減，就像遠航的船隻在海上會逐漸失去動力。為瞭剋服這種衰減，確保信息的完整傳輸，就需要信號放大技術。 目前，光縴通信係統中主要采用的光放大技術有幾種。其中，最主流的是光縴放大器，尤其是摻鉺光縴放大器（EDFA）。EDFA通過在光縴中摻入稀土元素鉺，並利用泵浦激光器激發鉺離子，使其處於激發態。當信號光通過摻鉺光縴時，鉺離子會以受激輻射的方式將能量傳遞給信號光，從而實現信號的放大。EDFA具有增益高、噪聲低、帶寬寬等優點，能夠高效地放大光信號，是現代光通信網絡中的關鍵設備。 除瞭EDFA，還有其他類型的光放大器，如半導體光放大器（SOA）等，它們各有特點，適用於不同的應用場景。此外，在一些對成本要求較高的係統中，也會采用電再生中繼技術，即先將光信號轉換為電信號，再對電信號進行放大和整形，最後再轉換為光信號進行傳輸。 調製與解調：信息與光影的舞蹈 將原始的電信號轉換為可供光縴傳輸的光信號，以及將接收到的光信號還原為原始的電信號，都需要經過調製和解調的過程。 調製（Modulation）是將信息信號疊加到載波信號（光信號）上的過程。在光縴通信中，常用的調製方式有很多種，如強度調製（Intensity Modulation, IM）、相位調製（Phase Modulation, PM）和頻率調製（Frequency Modulation, FM）等。最簡單和最常見的IM方式是直接調製，即通過改變光源的電流來改變其輸齣光強的開關，從而代錶二進製的“0”和“1”。隨著通信速率的提高，更復雜的調製技術，如相乾檢測和多進製幅度相位調製（M-APSK）等，被廣泛應用，以提高頻譜利用率和傳輸容量。 解調（Demodulation）則是調製過程的逆過程，即從接收到的光信號中提取齣原始的信息信號。這通常通過光電探測器來完成，將光信號轉換為電信號，然後通過相應的解碼電路還原齣原始信息。 光網絡與未來展望：連接世界的無形之網 光縴通信不僅僅是單根光縴的傳輸，它已經發展成為一個龐大而復雜的網絡。從接入網（連接用戶終端到網絡節點），到匯聚網（連接區域網絡），再到核心網（連接骨乾網絡），光縴無處不在，構建起全球信息高速公路。 現如今，光縴通信技術正朝著更高帶寬、更遠距離、更低成本、更低能耗的方嚮發展。下一代光通信技術，如相乾光通信、空分復用（SDM）等，正在不斷突破現有瓶頸，為滿足未來日益增長的信息需求奠定基礎。 例如，相乾光通信技術通過利用光的振幅、相位和偏振等多種信息來編碼數據，極大地提高瞭單波長的傳輸速率。而空分復用技術則通過在同一根光縴中傳輸多束空間上分離的光信號，成倍地提升瞭光縴的容量。 展望未來，光縴通信將繼續在智慧城市、自動駕駛、虛擬現實、人工智能等前沿技術領域發揮至關重要的作用。它將繼續以光的速度，連接起人類的過去、現在和未來，驅動著科技進步和社會發展，讓我們的生活更加豐富多彩。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的太贊瞭！我是一名剛入職的光通信工程師，之前在學校學到的知識有些零散，遇到實際問題時總感覺力不從心。讀瞭這本《光縴通信（第五版）》之後，我感覺自己的知識體係得到瞭極大的補充和完善。書中對各種光縴器件的工作原理和性能參數的介紹非常詳細，而且有很多實際的工程案例分析，讓我能夠快速地將書本知識應用到工作中。比如，書中關於光功率計的使用和校準，以及光時域反射儀（OTDR）的應用，都講得非常具體，我按照書中的步驟操作，很快就掌握瞭這些技能。此外，書中還介紹瞭很多關於光縴綫路的維護和故障排除的方法，這對於我們日常工作來說非常實用。我感覺這本書就像一本“教科書+工具書”，既能打牢基礎，又能解決實際問題，讓我工作起來更有底氣瞭。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到這本書，我被它的厚度嚇到瞭，以為會是一本讓人望而生畏的“磚頭書”。但當我真正開始閱讀，纔發現它完全顛覆瞭我的想象。作者的文字功底非常深厚，他能夠用一種非常細膩且富有感染力的方式來闡述技術原理，讓人在不知不覺中就被吸引住瞭。書中對於光信號在光縴中傳輸的物理過程的描述，簡直就像一幅幅生動的畫麵在我眼前展開。他不僅僅局限於技術本身，還穿插瞭很多關於光縴通信發展曆史的小故事和趣聞，讓枯燥的技術知識變得鮮活起來。我特彆喜歡書中關於不同時期光通信技術突破的敘述，這讓我看到瞭人類在探索未知領域的智慧和勇氣。這本書讓我對光縴通信的認識不再僅僅停留在技術層麵，更是一種對科學精神和工程智慧的感悟。它不僅僅是一本關於技術書籍，更是一本能觸動人心的作品。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的救星！最近我剛開始接觸光縴通信這個領域，之前完全是個門外漢，感覺知識像一團亂麻。朋友推薦瞭這本《光縴通信（第五版）》，我一開始還有點猶豫，畢竟“第五版”聽起來就挺專業的。但當我翻開第一頁，就被它清晰的邏輯和循序漸進的講解方式吸引住瞭。作者就像一位經驗豐富的嚮導，一步步地帶領我穿梭在光縴的奇妙世界裏。從最基礎的光學原理，到各種光縴的類型和特性，再到信號的傳輸和接收，每一個概念都講解得非常到位。尤其讓我印象深刻的是，它並沒有簡單地羅列公式和理論，而是通過大量的圖示和實際應用的例子，讓我能夠更直觀地理解那些抽象的概念。比如，在講解光縴的損耗時，作者不僅給齣瞭理論上的分析，還列舉瞭實際工程中可能遇到的各種損耗原因，以及如何去優化和減少損耗。這讓我覺得這本書不僅有深度，更有廣度，而且非常實用。我感覺自己好像真的能摸到光縴通信的脈搏瞭！

評分☆☆☆☆☆

作為一名有一定光縴通信基礎的研究生，我一直在尋找一本能夠提供更深入、更前沿知識的書籍。而這本《光縴通信（第五版）》完全滿足瞭我的需求。它在經典理論的基礎上，進行瞭大量更新和擴展，涵蓋瞭當前光縴通信領域最熱門的研究方嚮和技術挑戰。書中對光放大器、光調製技術、以及高性能光網絡的詳細闡述，讓我受益匪淺。作者在分析各種技術時，不僅給齣瞭嚴謹的理論推導，還引用瞭大量的最新文獻和研究成果，這對於我進行學術研究非常有幫助。我尤其欣賞書中對未來發展趨勢的預測和分析，這為我指明瞭研究的方嚮。雖然這本書的專業性很強，但作者的講解依然清晰易懂，邏輯性很強，讓我能夠輕鬆地跟上他的思路。總而言之，這本《光縴通信（第五版）》是我近期讀到的最滿意的一本技術書籍，它為我的學術研究和職業發展提供瞭寶貴的知識財富。

評分☆☆☆☆☆

哇，讀完這本書，我對光縴通信的理解可以說是發生瞭翻天覆地的變化。原本以為這是一本枯燥的技術書籍，沒想到讀起來竟然如此引人入勝。作者的寫作風格非常獨特，他擅長將復雜的科學原理用一種生動有趣的方式錶達齣來，讓人感覺就像在聽一場精彩的講座。書中對光縴通信係統各個組成部分的介紹都詳略得當，既有深入的技術解析，又不乏宏觀的係統概述。我特彆喜歡書中關於光縴通信網絡架構的章節，它讓我清晰地看到瞭一個完整的光縴通信係統是如何構建和運作的。作者不僅詳細介紹瞭各種網絡拓撲結構，還分析瞭它們在不同應用場景下的優缺點。此外，書中還涉及瞭最新的技術發展趨勢，比如下一代光縴通信技術和人工智能在光通信中的應用，這讓我對這個行業的未來充滿瞭期待。這本書不僅僅是一本教材，更像是一本啓迪思想的指南，讓我看到瞭光縴通信無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

速度快， 但是紙質不是很好， 內容不錯

評分☆☆☆☆☆

好。。。。。。。。。。。。。。。

評分☆☆☆☆☆

專門買瞭這本書，期末考試沒掛科

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

好書

評分☆☆☆☆☆

專業資料，非常經典，好評好評~

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

很好，以後還會繼續光顧

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯不錯