光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张宝富，苏洋，王海渔 著

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• 光纤通信
• 通信工程
• 光纤技术
• 高等教育
• 教材
• 网络工程
• 信息技术
• 光电子技术
• 物理学
• 电子工程

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560636573

版次：3

商品编码：11674006

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：256

字数：389000

正文语种：中文

内容简介

　　《光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》内容涉及光纤通信领域的多个方面，具体包括传输光纤、半导体光源和光检测器、无源光器件、光放大器、光纤通信系统的组成部件及系统设计、SDH和WDM光网络的基本组成原理以及光纤通信常用测试仪表的基本原理及测试方法等。《光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》的特点是内容的选取兼顾了已被广泛使用的具代表性的光纤通信技术和现代光纤通信的新进展，同时所选内容具有相对的稳定性，是进一步深入学习和掌握光纤通信新技术的基础。
　　《光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》是光纤通信的一本基础性教材，也是一本普及性读物。它可作为高等院校电子信息工程、通信工程、广播电视等相关专业的本科教材和有关光纤通信的自考、函授教材，也可作为光纤通信的教学训练和技术培训教材以及广大科技人员的自学用书。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 光通信的基本概念
1.1.1 光波在电磁频谱中的位置
1.1.2 激光器产生理想光波
1.1.3 自由空间光通信（FSO）
1.1.4 光纤是理想的光波传输介质
1.2 光纤通信的优点
1.3 光纤通信的系统组成
1.4 光纤通信的回顾与展望
1.4.1 长波长激光器
1.4.2 单模光纤（SMF）
1.4.3 SDH传输体制
1.4.4 光放大器
1.4.5 WDM复用技术
1.4.6 全光网络
1.5 光波技术基础
1.5.1 光的波粒二象性
1.5.2 光与物质的相互作用
1.5.3 电介质的极化
1.5.4 光波的传播特性
习题一

第2章 光纤
2.1 光纤与光缆
2.1.1 光纤的结构
2.1.2 光纤的主要成分
2.1.3 光纤的制造工艺简介
2.1.4 光缆的技术要求
2.1.5 光缆的结构
2.1.6 常用光缆的典型结构
2.2 光纤端面的折射率分布
2.3 光在光纤中的几何传输
2.3.1 反射和折射
2.3.2 全反射定律
2.4 光纤的数值孔径NA
2.5 光的波动性
2.6 光纤介质的特性
2.7 光纤模式
2.7.1 模的概念
2.7.2 多模光纤中的模式数目
2.7.3 单模光纤的传播模
2.7.4 偏振模
2.8 光纤的模式色散
2.8.1 模间时延差
2.8.2 模间色散的减少
2.8.3 多模光纤的最大比特率
2.9 单模光纤的波长色散或色度色散
2.9.1 相速
2.9.2 群速
2.9.3 材料色散
2.9.4 波导色散
2.9.5 色散补偿
2.10 光纤损耗谱的波段划分
2.10.1 损耗系数
2.10.2 光纤可用频谱
2.11 单模光纤
2.11.1 模场直径
2.11.2 单模光纤的分类及折射率剖面
2.12 光纤的非线性效应
2.12.1 自相位调制SPM
2.12.2 四波混频FWM
2.12.3 受激布里渊散射SBS
2.12.4 受激拉曼散射SRS
2.13 光孤子的定性描述
习题二

第3章 光源与光检测器
3.1 半导体LD的工作原理
3.1.1 光放大
3.1.2 F-P腔半导体激光器
3.2 光源的输出光功率
3.2.1 阈值特性
3.2.2 注入电流（I）与光功率（P）响应特性
3.3 LD的输出光谱
3.3.1 多纵模LD
3.3.2 单纵模LD
3.4 LD的调制响应
3.5 LD的温度特性与自动温度控制（ATC）
3.6 LD的输出光功率稳定性与自动功率控制（APC）
3.7 DFB和DBR激光器
3.8 调谐激光器
3.8.1 外腔调谐激光器
3.8.2 双电极半导体激光器
3.9 其他类型的激光器
3.9.1 垂直腔面发光激光器（VCSELs）
3.9.2 锁模激光器
3.9.3 量子阱（QW）激光器
3.9.4 多波长激光器阵列
3.10 激光器组件
3.11 半导体LED
3.11.1 LED的结构
3.11.2 LED的特性
3.12 光源与光纤的耦合
3.13 光检测器
3.13.1 波长响应
3.13.2 光电转换效率与响应度
3.13.3 响应速度
3.13.4 噪声
3.14 PIN
3.15 APD
3.15.1 APD的结构
3.15.2 雪崩增益
习题三

第4章 无源光器件
第5章 光放大器
第6章 光发送机与光接收机
第7章 光纤通信系统及设计
第8章 SDH与WDM光网络
第9章 光纤通信常用仪表及测试
参考文献

前言/序言

光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 简介 概述 《光纤通信（第三版）》是一部面向普通高等教育，并被列入“十一五”国家级规划教材的经典著作。本书系统、深入地阐述了光纤通信技术的核心理论、关键技术、发展趋势以及工程实践应用。第三版在继承前版优良传统的基础上，紧密结合当前光纤通信领域最新的技术进展和行业需求，对内容进行了全面的更新与完善，旨在为读者提供一个既全面又前沿的光纤通信知识体系。本书内容丰富，逻辑严谨，图文并茂，是学习和研究光纤通信技术不可或缺的参考书籍。 核心内容详解 本书围绕光纤通信的整个链路，从光信号的产生、传输、接收到系统设计与优化，进行了详尽的论述。 第一部分：光纤传输介质 光纤的基本原理与特性： 光的传播原理： 详细介绍了光波的电磁场性质、衍射、干涉等基本光学概念，为理解光在光纤中的传播奠定基础。 光纤的结构与分类： 深入剖析了单模光纤、多模光纤（包括阶跃型和渐变型）的结构特点、芯径、包层、涂覆层等关键参数，以及它们对光信号传输性能的影响。 光纤的传输特性： 损耗： 全面讲解了光纤损耗的各种来源，包括吸收损耗（本征吸收、杂质吸收）、散射损耗（瑞利散射、米氏散射）、弯曲损耗（宏弯损耗、微弯损耗）。书中不仅阐述了各种损耗的物理机制，还提供了相应的计算模型和减缓措施。 色散： 详细分析了引起信号失真的色散效应，重点介绍了群速度色散（由材料色散和波导色散引起）和模式色散（主要存在于多模光纤中）。书中通过数学模型解释了色散的形成机理，并探讨了如何通过选择合适的光纤类型、优化光源波长以及采用色散补偿技术来抑制色散。 非线性效应： 随着光功率的增大，光纤中的非线性效应变得日益重要。本书系统介绍了光纤中的自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）以及受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）等主要非线性效应，并分析了它们对信号传输质量的影响，以及相应的抑制方法。 光纤连接技术： 介绍了光纤的熔接和连接技术，包括熔接机的原理、操作流程、损耗评估标准，以及连接器的类型和选择。 光纤的制造与测试： 光纤的制造工艺： 简要介绍了光纤的制造过程，如 MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) 法等，使读者对光纤的生产有一个初步了解。 光纤性能的测试： 讲解了常用的光纤测试仪器和方法，如OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) 的原理及应用，用于测量光纤的损耗、长度、接头损耗等参数。 第二部分：光源与探测器 光纤通信光源： 激光器： 半导体激光器： 重点介绍了用于光纤通信的几种主流半导体激光器，包括直流注入激光器（如DFB-LD、FP-LD）和直接调制激光器。书中分析了它们的结构、工作原理、输出特性（如光谱宽度、线宽、输出功率）、调制特性以及寿命等。 其他光源： 提及了LED（发光二极管）作为低速率、短距离应用的光源，并分析了其优缺点。 光源的关键参数： 详细介绍了光源的重要参数，如波长、输出功率、光谱宽度、调制速率、稳定性等，以及这些参数对系统性能的影响。 光纤通信探测器： 光电探测器： PIN光电二极管： 介绍了PIN二极管的结构、工作原理、光电转换机制，以及关键参数，如灵敏度、响应速度、噪声等。 雪崩光电二极管（APD）： 详细阐述了APD的工作原理，特别是其内建的增益机制，以及APD相比于PIN二极管在接收灵敏度上的优势。同样，书中也对APD的关键参数进行了分析。 探测器的关键参数： 深入分析了探测器的关键参数，如量子效率、响应时间、暗电流、噪声等，并说明了这些参数如何影响接收端的信噪比和误码率。 第三部分：光调制与解调 光信号的调制： 强度调制： 详细介绍了直接调制和外部调制两种主要的强度调制方式，包括其原理、实现方法和优缺点。 相位调制与频率调制： 简要介绍了相干光通信中使用的相位调制和频率调制技术。 码型： 讨论了 NRZ (Non-Return-to-Zero) 和 RZ (Return-to-Zero) 等常用的数字码型，以及它们对信号传输质量的影响。 光信号的解调： 直接检测： 重点介绍了基于PIN二极管或APD的直接检测技术，分析了其在不同速率和距离下的适用性。 相干检测： 深入介绍了相干检测技术，包括其基本原理、相干接收机结构，以及其在高灵敏度和抗色散能力方面的优势，为理解相干光通信奠定基础。 数字信号处理（DSP）在光通信中的应用： 重点讲解了现代高速光通信系统中DSP技术的关键作用，包括用于补偿色散、非线性效应、均衡码间干扰等。 第四部分：光收发模块与器件 光收发模块： 介绍了光纤通信系统中收发一体化模块的设计与构成，包括其功能、接口以及在不同应用场景下的选择。 光隔离器、耦合器、分路器： 详细讲解了这些无源光器件的功能、工作原理、关键参数以及在光网络中的应用。 光开关与复用器/解复用器： 介绍了光开关在网络管理和保护中的作用，以及波分复用（WDM）技术的核心器件，如AWG（Arrayed Waveguide Grating）等，为理解现代高速率光网络奠定基础。 光放大器： 掺铒光纤放大器（EDFA）： 详细介绍了EDFA的结构、工作原理、增益特性、噪声特性以及其在长距离光通信中的关键作用。 半导体光放大器（SOA）： 介绍了SOA的结构、原理及其在特定应用中的优势。 第五部分：光纤通信系统 点到点光纤通信系统： 系统设计原则： 讲解了构建一个可靠、高效的光纤通信系统的基本原则，包括链路预算、功率预算、眼图分析等。 性能指标： 详细介绍了光纤通信系统的关键性能指标，如信噪比（SNR）、误码率（BER）、眼高、眼宽等，以及它们与系统设计和元器件选择的关系。 中继技术： 讨论了再生中继和直接放大中继技术，以及光信号的再生与放大。 光网络： 光波分复用（WDM）技术： WDM的分类： 详细区分了粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）技术，分析了它们在波长间隔、信道数量、成本和应用场景上的差异。 WDM系统的架构与设计： 讲解了WDM系统的构成，包括光源、复用器、放大器、解复用器等，以及如何进行系统设计和优化。 光交换技术： 介绍了光纤交叉连接（OXC）和光分插复用器（OADM）等光交换技术，以及它们在构建灵活、可重构光网络中的作用。 光纤到户（FTTH）及接入网： 讨论了FTTH等接入网技术，以及无源光网络（PON）的架构和特点。 高速率光通信系统： 高速率调制格式： 介绍了PAM4（Pulse Amplitude Modulation-4）等用于提高传输速率的高级调制格式，以及其带来的挑战和解决方案。 相干光通信系统： 深入讲解了相干光通信系统的原理、关键技术（如数字信号处理DSP）以及其在高容量、长距离传输中的优势。 多径与 MIMO 技术： 探讨了在某些特定场景下，如短距离高速传输，多径效应和MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术在光通信中的应用。 第六部分：光纤通信的最新发展与应用 数据中心互连（DCI）： 讲解了数据中心之间对高带宽、低延迟连接的需求，以及光纤通信在DCI中的关键作用。 5G/6G 前传与回传： 分析了5G及未来6G通信网络中，光纤通信在基站前传和回传网络中的重要地位和技术要求。 光计算与光传感： 简要介绍了光纤通信技术在光计算和光传感领域的交叉应用和发展潜力。 未来趋势展望： 展望了光纤通信技术未来的发展方向，如更高速率、更低能耗、更智能化的网络等。 本书的特点 理论与实践相结合： 本书不仅深入讲解了光纤通信的理论基础，还结合了大量的实际工程案例和应用场景，使读者能够更好地理解理论知识的实际意义。 内容全面深入： 涵盖了光纤通信的各个重要方面，从基础的物理原理到复杂的系统设计，为读者提供了一个完整的知识框架。 与时俱进： 第三版紧跟光纤通信技术发展的最新步伐，更新了大量前沿内容，如相干光通信、DSP技术、高速率调制格式等，具有很强的时效性。 适合多层次读者： 本书内容由浅入深，既适合光通信专业的本科生、研究生学习，也适合从事相关领域工作的工程师和研究人员参考。 图文并茂： 大量精美的插图、表格和公式，清晰地展示了复杂的概念和原理，便于读者理解和记忆。 总结 《光纤通信（第三版）/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》是一部集理论性、系统性、前沿性于一体的优秀教材。通过对本书的学习，读者将能够全面掌握光纤通信的基本原理、关键技术和系统构成，为进一步深入研究或从事光纤通信相关工作打下坚实的基础。本书不仅是高等院校相关专业的首选教材，也是行业内专业人士的宝贵参考资料。

评分☆☆☆☆☆

视角四：跨专业学习者的“硬骨头”体验 我是一名来自非通信专业的学生，因为一些跨学科的课题研究，不得不涉足光纤通信这个领域，而这本《光纤通信（第三版）》恰好是老师推荐的参考书。坦白说，阅读过程充满了挑战。一开始，我完全被书中充斥的专业术语和复杂的物理概念淹没。比如，书中对“截止波长”、“模场直径”、“数值孔径”的定义，对于没有相关背景的我来说，理解起来非常吃力。我花了大量的时间去查阅其他资料，试图弄懂这些基本概念。书中关于麦克斯韦方程组和波动光学的部分，对我来说更是难如登天，很多公式的推导过程让我望而却步。我努力理解的是，为何光纤的传输性能会受到如此多微观因素的影响。当我读到关于光纤制造的章节时，我开始看到一些实际的应用场景，比如通信电缆的铺设、光纤连接器的类型，这些内容相对容易理解，也让我觉得这个领域并非完全遥不可及。然而，当书本又回到对光信号损耗和色散的精细分析时，我又一次感到力不从心。我能理解“信号衰减”和“信号变形”的后果，但对于其背后的物理机制，如“非线性效应”产生的“克尔效应”和“拉曼散射”，我的理解依然非常有限。这本书对我来说，更像是一块需要啃下的“硬骨头”，它要求我付出巨大的努力，但同时也让我认识到，即使是看似简单的“通信”，其背后也蕴含着如此深奥的科学原理。

评分☆☆☆☆☆

视角五：对行业发展历程和技术演进的好奇者 作为一名对科技史和行业发展脉络充满好奇的读者，我阅读这本《光纤通信（第三版）》，更多的是想了解这项革命性技术是如何一步步发展至今的。这本书在梳理光纤通信的各个组成部分时，隐约透露出其发展历程的痕迹。例如，在介绍早期光纤时，书中提及了玻璃纤维的初步尝试，以及早期玻璃材料的纯度不高带来的高损耗问题，这让我体会到早期研究者的不易。接着，书中对不同类型光纤（如单模光纤和多模光纤）的详细介绍，以及它们各自的优缺点和适用场景，让我明白技术演进并非一蹴而就，而是不断权衡和优化的过程。我特别关注书中关于光传输系统的性能指标，比如比特率、传输距离、误码率等，这些指标的变化，直观地反映了光纤通信能力在不同时期的进步。书中对光放大器（如EDFA）的原理介绍，让我看到了解决传输损耗的重大突破，这无疑是推动光通信网络向更长距离、更高带宽发展的关键。虽然书中并未明确列出详细的时间线，但通过对不同技术和器件的描述，我能感受到从模拟传输到数字传输、从低速率到高速率、从低密度到高密度（如WDM）的演进逻辑。这本书让我对光纤通信不仅仅是“传输光信号”有了更深的理解，更看到了它作为信息时代基石的强大生命力和持续的创新动力，也让我对未来光通信技术可能的发展方向产生了更多的联想。

评分☆☆☆☆☆

视角二：经验丰富工程师的实用性审视 作为一名在通信行业摸爬滚打多年的工程师，我拿到这本《光纤通信（第三版）》，更多的是抱着一种“查漏补缺”和“系统梳理”的心态。这本书在理论深度和广度上确实做得不错，对于核心概念的阐述，如光纤的模式理论、非线性效应，以及光放大器的基本原理，都给出了比较扎实的讲解。我尤其欣赏书中关于光纤系统中各种器件的介绍，特别是对半导体激光器、光电探测器以及光调制解调技术的原理性描述，虽然与我们实际工作中使用的具体型号和参数有所区别，但对于理解它们的工作机制和局限性非常有帮助。书中对于光纤传感技术和光交换网络的探讨，也给我带来了一些新的思路，尤其是在考虑未来网络架构的演进时，这些前瞻性的内容能够帮助我们跳出日常的固定思维模式。当然，对于像我这样已经有实际项目经验的人来说，书中的一些内容可能显得有些“理论化”，对于如何解决实际工程中的具体问题，例如如何优化光纤链路的信噪比，如何进行精确的光功率预算，或者如何应对突发性故障，书中提供的指导相对比较笼统。我更希望看到一些更贴近实际的案例分析，或者一些关于最新技术标准的详细解读，但这也不能否定这本书作为一本基础理论教材的价值，它依然是理解整个光纤通信体系的良好基石。

评分☆☆☆☆☆

视角一：初学者入门者的困惑与惊喜 初次翻开这本《光纤通信（第三版）》，我的心情是忐忑又充满期待的。作为一名对光通信领域几乎是零基础的学生，我被这厚重的篇幅和密集的公式吓到了。第一章关于光的基本性质和波导理论的介绍，对我来说简直是天书，各种概念如瑞利散射、汤姆孙散射、模式耦合等等，名词解释就花了半天时间。我一度怀疑自己是否选错了教材，是不是应该从更基础的物理光学开始。然而，随着我硬着头皮往下读，特别是当读到关于光纤的结构和制造工艺时，一种奇妙的“具象化”感开始浮现。书中关于石英玻璃的提纯、拉丝的过程，以及不同类型光纤（如阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤）的剖面图，让我对“光纤”这个概念有了具体的认知，不再仅仅是抽象的光波在某种介质中传输。接着，当书中开始讲解光纤中的损耗和色散时，我才意识到，原来让光信号稳定、高速地传输，竟然需要克服如此多的“天然障碍”。书中对各种损耗机制的详细分析，比如吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗，以及色散对信号的“拖慢”效应，如材料色散、波导色散、模间色散，让我从宏观上理解了光纤通信的性能瓶颈。虽然某些章节的数学推导依然让我感到吃力，但我已经能初步感受到光纤通信这项技术的复杂性和其背后的科学原理了，这给我带来了不小的惊喜，也激发了我深入探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

视角三：对前沿技术渴望的研究生视角 作为一名正在攻读光通信方向研究生的学生，我对于《光纤通信（第三版）》的期待，更多地在于它是否能为我指明当前研究的热点和发展趋势。这本书在对传统光纤通信理论的系统性梳理上做得无可挑剔，从光波导的数学模型到光纤传输的损耗与色散，再到各种无源和有源器件的原理，都覆盖得非常全面。我尤其对书中关于光信号处理和网络方面的章节比较关注，例如对相干光通信、空分复用（SDM）以及可见光通信（VLC）等技术的初步介绍，让我对这些前沿领域有了初步的了解。然而，正是这些初步的介绍，反而激起了我更大的好奇和一丝小小的遗憾。书中对这些新兴技术的阐述，更多的是停留在原理层面，缺乏对最新研究进展的深入挖掘，例如在SDM方面，并没有详细介绍如何实现多芯光纤的模式区分和信号复用，也没有提及当下主流的SDM架构和技术挑战。对于相干光通信，书中虽然提到了IQ调制和数字信号处理（DSP），但对于高级的调制格式（如QAM）和复杂的DSP算法，则没有展开。我期望这本书能更深入地探讨这些前沿技术在实际应用中的瓶颈，以及当前科研人员正在努力攻克的难题，甚至可以提供一些具有启发性的研究方向。总的来说，它是一个很好的起点，但作为研究生，我还需要大量查阅更专业的论文和研究报告来填充这些知识空白。