内容简介美国亚利桑那大学palais教授撰写的《光纤
通信》是一本享有盛誉的著作。本书全面讲述
光纤通信用到的主要器件，光纤传输原理，光
信号的产生和接收，光纤
通信系统的
设计以及光纤通信网络。第1章是全书的导论，介绍光纤通信系统的构成。第2章和第3章是对有关光学和波动学的简单回顾，所涉及的一些基本
理论是
分析光纤器件及光纤通信系统的
基础。第4章讲述集成光学
技术的基础知识。第5章讲授光纤和光缆。第6章和第7章讲授通信用光源和光检测器。第8章和第9章介绍主要的无源器件，包括连接器、耦合器，以及分布式光网络中所用的器件。第10章讲述光源的调制技术。第11章讲授光信号的检测以及噪声对光通信的影响。第12章介绍系统设计中所涉及的主要问题。
读者对象：本书对光纤通信基础知识的讲授全面、系统而又深入浅出，同时也非常注重近年来光纤通信中出现的
最新技术。因此，这是一本适合于电子工程以及
通信工程专业高年级学生和研究生的优秀教科书。对于从事通信工程的技术人员，也不失为一本很好的参考书和进修
教材。
图书目录第1章光纤通信系统1.1历史的回顾1.2基本通信系统1.3光的属性1.4光纤的优点1.5光纤通信的应用1.6总结和讨论
习题参考文献第2章光学概要2.1射线理论及其应用2.2透镜2.3成像2.4数值孔径2.5衍射2.6总结和讨论习题参考文献第3章波动光学基础3.1电磁波613.2色散、脉冲畸变及信息速率3.3偏振3.4谐振腔3.5平面边界面上的反射3.6临界角反射3.7总结和讨论习题参考文献第4章集成光波导4.1介质平板波导4.2对称平板波导中的模式4.3非对称平板波导中的模式4.4波导的耦合4.5平板波导中的色散和失真4.6集成光器件4.7总结和讨论习题参考文献第5章光纤波导5.1阶跃折射率光纤5.2渐变折射率光纤5.3损耗5.4阶跃折射率光纤中的模式和场5.5渐变折射率光纤中的模式和场5.6光纤中的脉冲畸变及信息速率5.7光纤的制作5.8光缆5.9总结和讨论习题参考文献第6章光源和光放大器6.1发光二极管6.2发光二极管的工作特性6.3
激光原理6.4半导体激光器6.5半导体激光器的工作特性6.6窄谱宽半导体激光器和可调谐半导体激光器6.7光放大器6.8光纤激光器6.9垂直腔面发射半导体激光器6.10总结和讨论习题参考文献第7章光检测器7.1光检测原理7.2光倍增器7.3半导体光电二极管7.4pin型光电二极管7.5雪崩光电二极管7.6总结和讨论习题参考文献第8章耦合器和连接器8.1连接器原理8.2光纤头预处理8.3熔接8.4连接器8.5光源的耦合8.6总结和讨论习题参考文献第9章分布式网络和光纤器件9.1分布式网络9.2定向耦合器9.3星形耦合器9.4光交换9.5光纤隔离器9.6波分复用9.7光纤布拉格光栅9.8阵列波导光栅9.9mems交换9.10其他器件：光衰减器、光环形器和偏振控制器9.11总结和讨论习题参考文献第10章调制10.1发光二极管的调制及其电路10.2半导体激光器的调制及其电路10.3模拟调制格式10.4数字调制格式10.5电吸收调制器10.6外差式光接收机10.7总结和讨论习题参考文献第11章噪声和检测11.1热噪声和散弹噪声11.2信噪比11.3误码率11.4模式噪声、模分配噪声、放大器噪声、激光器噪声和抖动11.5其他噪声源11.6接收机电路设计11.7总结和讨论习题参考文献第12章系统设计12.1模拟系统设计12.2数字系统设计12.3总结和讨论习题参考文献部分习题答案参考文献索引
序言/前言前言自1970年世界上第一根低损耗光纤问世以后，光纤通信得到了飞速发展。正在运行的光纤通信系统比比皆是，新的
设备、新的应用还在不断涌现。光纤通信所能实现的功能早已大大超过基于铜缆传输的系统。光纤
通信技术使得我们身处其中的社会发展至信息社会成为可能。光纤通信与尚存的铜线应用以及正在快速增长的
无线系统共同构建了信息基础架构，满足了人们日益增长的通信需求。
光纤通信技术已经非常成熟，因而以此为题材的书籍很多。在众多的著作中，有相当一部分在理论体系及
数学论证方面论述得十分详细。但这对于初学者来说，却是相当困难的。本书试图在降低难度的同时，尽可能为读者理解光纤通信系统的设计、工作原理以及系统容量等内容提供必要的信息。书中列出了重要的理论结果及数学结论，但省略了冗长的推导过程。在适当的情况下，尽可能用
物理概念对这些理论结果加以解释，并用大量的图表说明这些结果的用途。为了使提供的知识更接近于实际，书中还给出了典型器件的特性参数的数值范围。本书的第一版于1984年问世时，在美国以及其他一些国家已经建成了纵横交错的光纤线路，用于交换局之间的电话信息传输。到1988年本书的
第二版出版时，陆地长途光纤电话网的建设已接近完成，而在世界主要的海洋中正铺设海底光缆。与此同时，光纤局域网（lan，local-areanetwork）也处在发展之中。1992年本书第三版出版时，世界范围内已铺设超过一千万公里的光纤线路。海底光缆建设也加紧进行，光纤局域网则快速增长。到1998年本书第四版问世时，多条跨越大西洋、太平洋及其他海洋的光缆已经投入运行。同时，各种光纤入户的试验也已完成，以便为各种不同的用户提供更加广泛的业务。在本版，也就是第五版出版时，我们注意到了光纤通信的几个新的发展方向。更大的传输带宽需求（尤其是因特网和商业应用），要求设计出信息速率超过太比特每秒（tb/s）的长距离光纤通信系统。城域网（man，metropolitanareanetwork）在光纤业界扮演更加重要的角色。光纤入户仍然是一个目标，但并未引起人们的特别关注，经济上的考虑使得这方面的进展步履维艰。对于反映无止境的更高的带宽需求，本书的基础内容不会有所变动，但第五版突出了新的技术进步来展现这一点。我试图尽可能完整地将这些新的发展纳入第五版。本书是一本为不具备光纤光学和通信方面基础知识的读者撰写的导论性著作。书中用来解释光纤系统特性的简单概念只涉及代数和三角学。必要的时候，书中适当地引入有关光学、电子学和通信方面的基础知识。本书的原稿是以我从事研发工作的记录及一系列有关光纤通信短期课程的讲稿为基础写成的。这些课程的听众包括攻读技术学院二年制博士学位的人员，他们担负从设计师到部门主管的各种角色，同时还包括工业界、政府和科学界的人士。所涉及的内容包括化学、物理学和多方面的工程技术知识。同时，我还用这些短期课程的讲稿作为教材，面向超过1500名电气工程专业的高年级学生和一年级研究生讲授课程。这一课程通过电视讲授20多年，最近几年又作为因特网课程在更广泛的范围内传播。可以从本书获益的专业人士包括从事实际工程设计的工程师，他们往往关注元器件、设备的选择和应用以及系统的设计
计算。关于整个系统方面的知识对于器件设计师也很有用。其他从事与光纤通信事业有关工作的读者，例如高级工程决策人员、项目经理、技术人员、市场和销售人员以及教师都可以从本书中获得很有价值的信息。本书是按以下结构来组织的。在本书的开篇给出了整个光纤通信系统的结构框图，指出了构成光纤通信系统的主要单元。这可以激发读者学习后续各章的
动力。第2章和第3章回顾了有关光学和波动学领域的一些重要成果，这些基础知识对于理解光纤器件及光纤系统是十分必要的。第4章讲述集成光学，介绍将光器件集成在同一基片上的技术。集成光波导技术为在光纤中光波的传播提供了优异而简单的模型。第5章至第9章讲授用于构建光纤通信系统的主要器件，包括光纤、光源、光检测器、耦合器以及分布式光网络。有关系统方面的考虑在第10章至第12章中讲授，包括调制方式、噪声对信息传输质量的影响以及系统设计等重要内容。我希望读者在掌握本书的这些知识以后，能够设计和规划光纤系统，以及选择和评估构成该系统的诸如光纤、光源、光检测器和耦合器等元器件。掌握本书中的知识以后，读者也可以胜任对一些商用子系统，例如光发送机和光接收机的评估工作。这本整体修订过的新版《光纤通信》包含了自本书第四版出版以来光纤业界已有的重要进展。由于光纤通信技术的基础几乎是未曾改变的，所以新版的变化并不是很大。尽管如此，变化和增加的内容还是很明显的。新的或扩展的论题包括拉曼（raman）放大器、掺铒波导（erbium-dopedwaveguide）放大器、阵列波导光栅、电吸收式调制器、光微电机械（mem，micro-electro-mechanical）元件、色散补偿、可调谐光源、可调谐滤波器、光时分复用、密集波分复用及粗波分复用等，增加了光谱利用，更加重了视光的外调制技术。在书中加进了一个新流行的光谱带分割表，对小形状因子连接器和无胶连接进行了描述。另外，还有很多细微之处的论述也有所改进，以便使概念更加清晰。由于很多院校选用本书的最初版本作为研究生的光纤光学课程教材，所以在出第二版时添加了一个
习题集。此次又添加了一些新的习题，同时对部分旧的习题进行了修改，使得新版本更加适合课堂教学的需要。有一些习题相对简单，主要是使学生对书中的知识掌握得更加熟练，从而更有把握。另一些习题则涉及更深入的考虑，同时还需要回顾其他相关课程的内容。大多数习题的答案附在本书末尾，我们还会提供一本新的习题解答指南供教师使用。有很多新的参考文献添加进来。本书最后列出的参考文献可以为进一步学习提供必要的资源。其中包括了旧的光纤光学经典文献和本书最新版本出版前发表的新
资料。我认为本书的前七章可以作为一个学期的课程。作为入门课，首先引进光纤通信系统中的主要元器件。学完这门课的学生可掌握进入光纤业界的必要知识。本书的后五章讲述一些更为高深的课题，可以作为第二学期的课程。为了进行数学方面的简化以及扩大本书的读者群，书中列出的许多结论没有加以详细推导。如果授课对象训练有素，例如是电气工程专业的高年级学生，则授课教师可以补充讲解一些详细的推导过程，以使学生加深理解。光纤光学软件很多技术人员和学生都拥有个人计算机，并接入了因特网。正因为如此，许多研究组都致力于研发解释光纤相关现象、辅助分析和设计光纤系统的计算机软件。其中几个程序可以从我的网页（www.fulton.asu.edu/~palais）获取。在线课程可以在网上得到涵盖本书内容的两个学期课程的教案。该教案既适合于大学教学，也适于进修或自学。网络版教案包括作者写的讲稿、示例、家庭作业以及
考试题目。可以通过e-mail（joseph.palais@asu.edu）和作者联系。josephc.palais亚利桑那州立大学
