本书紧密结合现代光纤通信系统与网络的发展，全面系统地介绍了光纤通信系统的构成及关键技术。全书共11章，具体内容包括光纤光缆的结构和类型，光纤的传输理论和传输特性，光源和光发送机，光检测和光接收机的原理、结构及性能，新型光器件及应用，光放大器原理及性能，光纤数字通信系统及性能指标，多信道系统及其性能，光传送网、光接入网及全光网等光网络技术，以及可见光通信、光载无线通信和量子光通信等新技术。
本书以光纤通信系统的组成为主线，从单个器件介绍再到完整系统架构及性能，内容深入浅出、概念清楚，覆盖面广且重点突出，可作为高校电子信息类及相关专业本科的教学用书，也可作为从事光纤通信工作的相关科技人员和管理人员的参考用书。
本书第1版撰写于2003年，出版以来受到国内许多高校的重视并在教学中采用。此后，经过不断总结教学实践中的经验，分别于2007年和2014年两次修订再版，满足了不同层次高校电子信息类人才培养的需求。针对国家新一代信息技术重大战略的推进和社会经济快速发展的需求，以及新工科建设及数字化教育教学转型的迫切需求，在总结编著者主持的国家级一流课程光纤通信经验的基础上，从注重培养学生解决复杂工程问题能力的角度出发，现对本书进行了再次修订。
本次修订遵循了上一版概念清楚、重点突出的指导思想，以光纤通信系统的内在组成为逻辑主线，结合本领域技术的最新发展和工程实际，增加了许多新技术和新应用等内容，在更加适应光纤通信网络化和智能化趋势的基础上，充分体现专业知识来自工程、服务工程、高于工程的特色。每一章的开始部分均用精炼的文字给出本章主要内容导读，便于教师和学生了解本章要点和难点；每章结束部分均有习题，总结本章的核心知识点，结合习题帮助学生进一步巩固相关知识点。本次修订还配套了在线课程、多媒体课件和习题解题指导等教学资源。
本书第1版撰写于2003年，出版以来受到国内许多高校的重视并在教学中采用。此后，经过不断总结教学实践中的经验，分别于2007年和2014年两次修订再版，满足了不同层次高校电子信息类人才培养的需求。针对国家新一代信息技术重大战略的推进和社会经济快速发展的需求，以及新工科建设及数字化教育教学转型的迫切需求，在总结编著者主持的国家级一流课程光纤通信经验的基础上，从注重培养学生解决复杂工程问题能力的角度出发，现对本书进行了再次修订。
为了贯彻推进党的二十大精神进教材、进课堂、进头脑，践行三全育人理念，本次修订增加了课程思政相关内容围绕光纤通信技术的发展与应用，在各章中分别介绍代表性人物和事件，尤其是我国科技工作者在光纤通信技术中的自主创新和前沿成果等，使学生能够从科技工作者的事迹中培养求真务实的科学态度、独立思考的科学精神，以及民族自豪感和爱国主义情怀。
本次修订遵循了上一版概念清楚、重点突出的指导思想，以光纤通信系统的内在组成为逻辑主线，结合本领域技术的最新发展和工程实际，增加了许多新技术和新应用等内容，在更加适应光纤通信网络化和智能化趋势的基础上，充分体现专业知识来自工程、服务工程、高于工程的特色。每一章的开始部分均用精炼的文字给出本章主要内容导读，便于教师和学生了解本章要点和难点；每章结束部分均有习题，总结本章的核心知识点，结合习题帮助学生进一步巩固相关知识点。本次修订还配套了中英文两个版本的在线课程、多媒体课件和习题解题指导等教学资源。
本书主要由沈建华编写并统稿，陈健教授参与了多个章节的编写工作。齐丽娜、蔡安亮老师提了很多有益的意见建议，李履信老师对本书第1版的编写做出了很大的贡献，在此一并表示感谢。
由于编著者水平有限，书中难免存在缺点和错误，恳请广大读者批评指正。
编著者
沈建华，男，南京邮电大学通信与信息工程学院院长助理，工学博士，副教授，硕士生导师，光纤通信与数字传输精品课程负责人，中国通信学会高级会员，中国通信学会通信线路专家委员会委员，电气电子工程师协会（IEEE）会员，江苏省国际招标中心、江苏省交通厅、江苏省水利厅项目评审专家。主要研究方向为高速率大容量光纤通信系统、智能光网络、宽带接入网和IP网络技术等。
前言
第1章 绪论1
1.1 光纤通信的产生与发展历程1
1.1.1 光通信的产生1
1.1.2 光纤通信的发展历程5
1.2 光纤通信系统的构成7
1.3 光纤通信的应用和发展9
1.3.1 光纤通信系统的特点9
1.3.2 光纤通信系统的类型10
1.3.3 光纤通信的发展趋势12
1.4 光纤通信系统中的基本概念13
1.4.1 模拟信号与数字信号13
1.4.2 复用技术与多址技术13
1.4.3 常用单位与量纲14
小结15
习题15
第2章 光纤与光缆16
2.1 光纤与光缆的结构16
2.1.1 光纤的基本结构16
2.1.2 光纤的类型 19
2.1.3 光纤的制造工艺20
2.1.4 光缆21
2.2 光纤传输原理25
2.2.1 射线光学理论分析法26
2.2.2 波动光学理论分析法28
2.2.3 单模传输条件31
2.3 光纤传输特性33
2.3.1 损耗33
2.3.2 色散36
2.3.3 非线性效应38
2.4 通信光纤的型号及性能40
2.4.1 国际标准光纤40
2.4.2 其他特殊光纤44
小结46
习题47
第3章 光源和光发送机48
3.1 激光的产生机理48
3.2 光源器件55
3.2.1 发光二极管55
3.2.2 半导体激光器57
3.3 光源调制61
3.3.1 直接调制61
3.3.2 间接调制62
3.3.3 调制方案62
3.4 光发送机64
3.4.1 光源与光纤的耦合64
3.4.2 光发送机的组成结构64
3.4.3 光发送机的性能参数69
小结69
习题70
第4章 光检测和光接收机71
4.1 光电检测器71
4.1.1 光电二极管71
4.1.2 PIN型光电二极管72
4.1.3 雪崩光电二极管75
4.2 直接检测光接收机77
4.2.1 直接检测光接收机的结构77
4.2.2 光接收机的性能指标79
4.2.3 直接检测光接收机的噪声分析81
4.3 相干检测与相干检测光接收机84
4.3.1 相干检测的基本原理84
4.3.2 零差检测和外差检测86
4.3.3 相干检测光接收机的信噪比86
4.4 光中继器87
小结88
习题88
第5章 无源和有源光器件90
5.1 光纤连接器90
5.1.1 光纤连接器的原理90
5.1.2 光纤连接器的类型91
5.1.3 光纤连接器的性能参数92
5.2 光纤耦合器93
5.2.1 光纤耦合器的原理93
5.2.2 光纤耦合器的结构94
5.2.3 光纤耦合器的性能参数95
5.2.4 合波器和分波器96
5.3 光衰减器99
5.4 光隔离器与光环行器100
5.4.1 光隔离器100
5.4.2 光环行器101
5.5 光调制器102
5.6 光开关103
5.7 光滤波器105
5.7.1 光纤光栅105
5.7.2 介质薄膜光滤波器106
5.8 新型有源光器件107
5.8.1 微机电系统107
5.8.2 硅基光子集成器件108
小结109
习题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 光放大器的主要参数112
6.2 掺铒光纤放大器114
6.2.1 掺铒光纤放大器的结构和原理115
6.2.2 掺铒光纤放大器的性能参数117
6.2.3 掺铒光纤放大器的应用119
6.3 拉曼光纤放大器120
6.3.1 拉曼光纤放大器的工作原理120
6.3.2 拉曼光纤放大器的结构121
6.3.3 拉曼光纤放大器的特点及应用122
6.3.4 拉曼光纤放大器的噪声特性123
6.3.5 混合拉曼/掺铒光纤放大器124
6.4 新型光纤放大器124
6.4.1 新型光纤放大器的需求124
6.4.2 新型光纤放大器125
小结126
习题126
第7章 光纤数字通信系统127
7.1 准同步数字体系127
7.2 同步数字体系128
7.2.1 SDH的基本原理128
7.2.2 SDH网同步132
7.2.3 SDH传送网133
7.2.4 多业务传送平台136
7.3 分组传送网138
7.4 光传送网141
7.4.1 OTN的基本原理141
7.4.2 OTN的复用和映射结构142
7.4.3 OTN的关键技术143
小结145
习题145
第8章 多信道光纤通信系统 146
8.1 波分复用系统的原理146
8.1.1 波分复用的基本概念146
8.1.2 波分复用的应用形式147
8.1.3 波分复用系统的波长规划149
8.2 波分复用系统的性能需求与关键技术151
8.2.1 波分复用系统的性能需求151
8.2.2 波分复用系统的关键技术153
8.3 波分复用设备与组网159
8.3.1 波分复用设备类型159
8.3.2 波分复用网络结构162
8.4 弹性光网络163
8.4.1 弹性光网络的基本概念163
8.4.2 弹性光网络的网络结构164
8.4.3 弹性光网络的关键技术165
8.5 光码分多址168
小结169
习题169
第9章 光纤通信系统性能171
9.1 数字传输模型171
9.1.1 数字传输模型的意义171
9.1.2 数字传输模型的分类172
9.1.3 光传送网传输模型173
9.2 光接口的性能174
9.2.1 SDH光接口的性能174
9.2.2 波分复用系统光接口的性能175
9.3 光纤数字通信系统的性能176
9.3.1 误码176
9.3.2 抖动181
9.3.3 漂移182
9.3.4 延时183
9.3.5 功率代价184
9.4 光纤数字通信系统的可用性185
9.4.1 可用性和可靠性185
9.4.2 可用性评价方法186
9.4.3 可用性指标要求187
9.5 光纤数字通信系统设计187
9.5.1 系统设计的主要方法187
9.5.2 影响系统设计的主要参数188
9.5.3 最坏值法设计过程189
小结190
习题190
第10章 光纤通信网192
10.1 光接入网192
10.1.1 接入网概述192
10.1.2 光纤接入网195
10.1.3 光接入网的关键技术198
10.1.4 基于无源光网络的光接入网202
10.1.5 新型无源光网络技术208
10.2 计算机高速互联光网络技术211
10.2.1 光纤分布式数据接口211
10.2.2 光纤通道212
10.2.3 数据中心光互联技术214
10.3 智能光网络216
10.3.1 智能光网络概述216
10.3.2 自动交换光网络217
10.3.3 通用多协议标签交换223
10.3.4 软件定义光网络225
10.4 全光网228
10.4.1 全光网的原理228
10.4.2 全光交换技术229
小结232
习题233
第11章 光纤通信新技术234
11.1 光孤子通信234
11.1.1 光孤子通信的产生与发展234
11.1.2 影响光孤子通信系统容量的因素236
11.2 自由空间光通信237
11.2.1 自由空间光通信的原理和特点237
11.2.2 自由空间光通信系统及其关键技术238
11.2.3 短距室内可见光通信241
11.2.4 星际自由空间激光通信242
11.3 光载无线通信243
11.3.1 光载无线通信的原理243
11.3.2 光载无线通信的关键技术244
11.4 量子光通信246
11.4.1 量子信息技术的基础246
11.4.2 量子密钥分配与量子直接通信247
11.5 人工智能及其应用248
11.5.1 人工智能的基本概念248
11.5.2 人工智能在光纤通信中的应用249
小结250
习题251
附录 常用缩略语及其对应术语252
参考文献259
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