光纤通信 / 经典译丛·光学与光电子学
定价：￥129.00
作者： 蒲涛
出版时间：2025-04
出版社：电子工业出版社
- 电子工业出版社
- 9787121499838
- 1-1
- 560084
- 60266656-2
- 平塑
- 16开
- 2025-04
- 717
- 448
- 工学
- 电子信息类
- 通信工程
- 本科 研究生及以上
内容简介
本书是光纤通信领域的经典著作，系统地介绍了光纤通信系统的组成、工作原理和关键技术。全书共14章，内容涵盖光纤传输原理和传输特性、半导体光源和光检测器的工作原理与工作特性、数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统、光放大器的工作原理和性能、波分复用(WDM)系统原理与器件、光网络与光交换、光纤通信系统的性能测量及管理。本书还包含了高级光调制格式、400 Gbps甚至更高速率的光链路、光纤的非线性效应、光子晶体光纤、高速通信中的前向纠错机制、光载射频(ROF)及光缆铺设等内容。
目录
目 录
第1章 光纤通信概述 1
1.1 光通信的发展原因 2
1.1.1 光网络的发展历程 2
1.1.2 光纤的优点 2
1.2 光频谱带 3
1.2.1 电磁能量谱 3
1.2.2 工作窗口和光频带 5
1.3 分贝单位 6
1.4 数字复用技术 9
1.4.1 基本的电信信号复用 9
1.4.2 SONET/SDH复用体系 11
1.4.3 光传送网（OTN） 12
1.5 波长信道复用 12
1.5.1 WDM概述 12
1.5.2 偏振复用 13
1.5.3 多芯光纤 13
1.6 光纤通信系统的基本组件 13
1.7 光通信网络的演进 15
1.8 光纤通信标准 16
1.9 小结 17
习题 17
习题解答（选） 19
原著参考文献 19
第2章 光纤：结构、导波原理和制造 22
2.1 光的性质 22
2.1.1 偏振 23
2.1.2 线偏振 24
2.1.3 椭圆偏振和圆偏振 25
2.1.4 光的量子特性 26
2.2 基本的光学定律和定义 27
2.2.1 折射率的概念 27
2.2.2 反射和折射基础 28
2.2.3 光的偏振特性 30
2.2.4 偏振敏感材料 30
2.3 光纤模式和结构 32
2.3.1 传统的光纤分类 32
2.3.2 光射线和模式 34
2.3.3 阶跃折射率光纤结构 34
2.3.4 射线光学描述 35
2.3.5 介质平板波导中的光波 37
2.4 圆波导的模式理论 38
2.4.1 模式概述 38
2.4.2 截止波长和参数V 39
2.4.3 阶跃折射率光纤中的光功率 41
2.4.4 线偏振模 42
2.5 单模光纤 43
2.5.1 SMF结构 43
2.5.2 模场直径 44
2.5.3 双折射的起源 45
2.5.4 有效折射率 46
2.6 梯度折射率（GI）光纤的结构 46
2.6.1 GI光纤的纤芯结构 46
2.6.2 梯度折射率光纤的数值孔径 46
2.6.3 梯度折射率光纤的截止条件 47
2.7 光纤材料 48
2.7.1 玻璃光纤 48
2.7.2 标准光纤制造 49
2.7.3 有源玻璃光纤 49
2.7.4 塑料光纤 50
2.8 光子晶体光纤（PCF）概念 50
2.8.1 折射率导引PCF 50
2.8.2 光子带隙光纤 51
2.9 光缆 51
2.9.1 光缆结构 52
2.9.2 室内光缆类型 53
2.9.3 室外光缆类型 54
2.10 小结 54
附录：菲涅耳方程 55
习题 57
习题解答（选） 58
原著参考文献 59
第3章 衰减和色散 62
3.1 衰减 62
3.1.1 衰减单位 62
3.1.2 光功率的吸收 64
3.1.3 光纤中的散射损耗 67
3.1.4 弯曲损耗 68
3.1.5 纤芯和包层的损耗 70
3.2 光纤中的信号畸变 71
3.2.1 色散概述 71
3.2.2 模式时延效应 73
3.2.3 色散起因 74
3.2.4 群时延 75
3.2.5 材料色散 76
3.2.6 波导色散 78
3.2.7 单模光纤中的色散 78
3.2.8 偏振模色散 79
3.3 单模光纤的设计和性能 81
3.3.1 折射率剖面 81
3.3.2 截止波长的概念 83
3.3.3 色散计算标准 84
3.3.4 模场直径的定义 86
3.3.5 单模光纤中的弯曲损耗 86
3.4 国际标准ITU-T的光纤标准 87
3.4.1 G.651.1建议 87
3.4.2 G.652建议 88
3.4.3 G.653建议 88
3.4.4 G.654建议 89
3.4.5 G.655建议 89
3.4.6 G.656建议 89
3.4.7 G.657建议 89
3.5 特种光纤的设计和使用 90
3.6 多芯光纤 92
3.7 小结 92
习题 93
习题解答（选） 94
原著参考文献 95
第4章 光源 97
4.1 半导体物理学基础 98
4.1.1 半导体能带 98
4.1.2 本征材料和非本征材料 100
4.1.3 pn结 101
4.1.4 直接带隙和间接带隙 102
4.1.5 半导体器件的制造 103
4.2 发光二极管（LED）的原理 103
4.2.1 LED的结构 104
4.2.2 光源的半导体材料 106
4.2.3 LED的量子效率和输出功率 109
4.2.4 LED的响应时间 111
4.3 半导体激光器 113
4.3.1 半导体激光器的模式和阈值条件 114
4.3.2 半导体激光器的速率方程 120
4.3.3 外微分量子效率 121
4.3.4 激光器的谐振频率 121
4.3.5 激光二极管的结构和辐射场型分布 123
4.3.6 单模激光器 123
4.3.7 半导体激光器的调制 126
4.3.8 激光器输出谱宽 127
4.3.9 外调制 128
4.3.10 激光器阈值的温度特性 129
4.4 光源的输出线性特性 131
4.5 小结 133
习题 133
习题解答（选） 137
原著参考文献 137
第5章 光功率耦合 139
5.1 光源至光纤的功率耦合 139
5.1.1 光源的辐射圈 140
5.1.2 功率耦合计算 141
5.1.3 发射功率与波长的关系 144
5.1.4 稳态数值孔径 145
5.2 改善耦合的透镜结构 146
5.3 光纤与光纤的连接 148
5.3.1 机械对准误差 149
5.3.2 光纤差异损耗 154
5.3.3 单模光纤损耗 155
5.3.4 光纤端面制备 156
5.4 小结 157
习题 158
习题解答（选） 159
原著参考文献 159
第6章 光检测器 161
6.1 光电二极管的物理原理 161
6.1.1 pin光电二极管 161
6.1.2 雪崩光电二极管 166
6.2 光检测器噪声 167
6.2.1 信噪比 167
6.2.2 噪声源 167
6.2.3 信噪比受限 169
6.2.4 噪声等效功率 170
6.3 光电二极管的响应时间 171
6.3.1 耗尽层光电流 171
6.3.2 响应时间特性 172
6.4 光检测器比较 174
6.5 小结 175
习题 176
习题解答（选） 177
原著参考文献 178
第7章 光接收机 179
7.1 接收机工作的基本原理 180
7.1.1 数字信号传输 180
7.1.2 误码源 181
7.1.3 接收机前置放大器 183
7.2 数字接收机性能 184
7.2.1 误码率的确定 185
7.2.2 接收机灵敏度 189
7.2.3 量子极限 191__e
第1章 光纤通信概述 1
1.1 光通信的发展原因 2
1.1.1 光网络的发展历程 2
1.1.2 光纤的优点 2
1.2 光频谱带 3
1.2.1 电磁能量谱 3
1.2.2 工作窗口和光频带 5
1.3 分贝单位 6
1.4 数字复用技术 9
1.4.1 基本的电信信号复用 9
1.4.2 SONET/SDH复用体系 11
1.4.3 光传送网（OTN） 12
1.5 波长信道复用 12
1.5.1 WDM概述 12
1.5.2 偏振复用 13
1.5.3 多芯光纤 13
1.6 光纤通信系统的基本组件 13
1.7 光通信网络的演进 15
1.8 光纤通信标准 16
1.9 小结 17
习题 17
习题解答（选） 19
原著参考文献 19
第2章 光纤：结构、导波原理和制造 22
2.1 光的性质 22
2.1.1 偏振 23
2.1.2 线偏振 24
2.1.3 椭圆偏振和圆偏振 25
2.1.4 光的量子特性 26
2.2 基本的光学定律和定义 27
2.2.1 折射率的概念 27
2.2.2 反射和折射基础 28
2.2.3 光的偏振特性 30
2.2.4 偏振敏感材料 30
2.3 光纤模式和结构 32
2.3.1 传统的光纤分类 32
2.3.2 光射线和模式 34
2.3.3 阶跃折射率光纤结构 34
2.3.4 射线光学描述 35
2.3.5 介质平板波导中的光波 37
2.4 圆波导的模式理论 38
2.4.1 模式概述 38
2.4.2 截止波长和参数V 39
2.4.3 阶跃折射率光纤中的光功率 41
2.4.4 线偏振模 42
2.5 单模光纤 43
2.5.1 SMF结构 43
2.5.2 模场直径 44
2.5.3 双折射的起源 45
2.5.4 有效折射率 46
2.6 梯度折射率（GI）光纤的结构 46
2.6.1 GI光纤的纤芯结构 46
2.6.2 梯度折射率光纤的数值孔径 46
2.6.3 梯度折射率光纤的截止条件 47
2.7 光纤材料 48
2.7.1 玻璃光纤 48
2.7.2 标准光纤制造 49
2.7.3 有源玻璃光纤 49
2.7.4 塑料光纤 50
2.8 光子晶体光纤（PCF）概念 50
2.8.1 折射率导引PCF 50
2.8.2 光子带隙光纤 51
2.9 光缆 51
2.9.1 光缆结构 52
2.9.2 室内光缆类型 53
2.9.3 室外光缆类型 54
2.10 小结 54
附录：菲涅耳方程 55
习题 57
习题解答（选） 58
原著参考文献 59
第3章 衰减和色散 62
3.1 衰减 62
3.1.1 衰减单位 62
3.1.2 光功率的吸收 64
3.1.3 光纤中的散射损耗 67
3.1.4 弯曲损耗 68
3.1.5 纤芯和包层的损耗 70
3.2 光纤中的信号畸变 71
3.2.1 色散概述 71
3.2.2 模式时延效应 73
3.2.3 色散起因 74
3.2.4 群时延 75
3.2.5 材料色散 76
3.2.6 波导色散 78
3.2.7 单模光纤中的色散 78
3.2.8 偏振模色散 79
3.3 单模光纤的设计和性能 81
3.3.1 折射率剖面 81
3.3.2 截止波长的概念 83
3.3.3 色散计算标准 84
3.3.4 模场直径的定义 86
3.3.5 单模光纤中的弯曲损耗 86
3.4 国际标准ITU-T的光纤标准 87
3.4.1 G.651.1建议 87
3.4.2 G.652建议 88
3.4.3 G.653建议 88
3.4.4 G.654建议 89
3.4.5 G.655建议 89
3.4.6 G.656建议 89
3.4.7 G.657建议 89
3.5 特种光纤的设计和使用 90
3.6 多芯光纤 92
3.7 小结 92
习题 93
习题解答（选） 94
原著参考文献 95
第4章 光源 97
4.1 半导体物理学基础 98
4.1.1 半导体能带 98
4.1.2 本征材料和非本征材料 100
4.1.3 pn结 101
4.1.4 直接带隙和间接带隙 102
4.1.5 半导体器件的制造 103
4.2 发光二极管（LED）的原理 103
4.2.1 LED的结构 104
4.2.2 光源的半导体材料 106
4.2.3 LED的量子效率和输出功率 109
4.2.4 LED的响应时间 111
4.3 半导体激光器 113
4.3.1 半导体激光器的模式和阈值条件 114
4.3.2 半导体激光器的速率方程 120
4.3.3 外微分量子效率 121
4.3.4 激光器的谐振频率 121
4.3.5 激光二极管的结构和辐射场型分布 123
4.3.6 单模激光器 123
4.3.7 半导体激光器的调制 126
4.3.8 激光器输出谱宽 127
4.3.9 外调制 128
4.3.10 激光器阈值的温度特性 129
4.4 光源的输出线性特性 131
4.5 小结 133
习题 133
习题解答（选） 137
原著参考文献 137
第5章 光功率耦合 139
5.1 光源至光纤的功率耦合 139
5.1.1 光源的辐射圈 140
5.1.2 功率耦合计算 141
5.1.3 发射功率与波长的关系 144
5.1.4 稳态数值孔径 145
5.2 改善耦合的透镜结构 146
5.3 光纤与光纤的连接 148
5.3.1 机械对准误差 149
5.3.2 光纤差异损耗 154
5.3.3 单模光纤损耗 155
5.3.4 光纤端面制备 156
5.4 小结 157
习题 158
习题解答（选） 159
原著参考文献 159
第6章 光检测器 161
6.1 光电二极管的物理原理 161
6.1.1 pin光电二极管 161
6.1.2 雪崩光电二极管 166
6.2 光检测器噪声 167
6.2.1 信噪比 167
6.2.2 噪声源 167
6.2.3 信噪比受限 169
6.2.4 噪声等效功率 170
6.3 光电二极管的响应时间 171
6.3.1 耗尽层光电流 171
6.3.2 响应时间特性 172
6.4 光检测器比较 174
6.5 小结 175
习题 176
习题解答（选） 177
原著参考文献 178
第7章 光接收机 179
7.1 接收机工作的基本原理 180
7.1.1 数字信号传输 180
7.1.2 误码源 181
7.1.3 接收机前置放大器 183
7.2 数字接收机性能 184
7.2.1 误码率的确定 185
7.2.2 接收机灵敏度 189
7.2.3 量子极限 191__e
