《光纖通信（第5版）》是美國亞利桑那大學Palais教授撰寫的一本享有盛譽的著作，全面講述光纖通信用到的主要器件，光纖傳輸原理，光信號的產生和接收，光纖通信系統的設計以及光纖通信網絡。內容主要涉及光纖通信系統的構成、光學和波動學的簡單回顧、光學技術的基礎知識、光纖和光纜、光源和光檢測器、無源器件、光源的調制技術、光信號的檢測和噪聲對光通信的影響，以及系統設計中涉及的主要問題。《光纖通信（第5版）》對光纖通信基礎知識的講授全面、系統而又深入淺出，同時也非常注重近年來光纖通信中出現的最新技術。
這是一本適合于電子工程以及通信工程專業高年級學生和研究生的優秀教材。對于從事通信工程的技術人員，也不失為一本優秀的參考書和進修教材。
《光纖通信（第5版）》全面講述光纖通信用到的主要器件、光纖傳輸原理、光信號的產生和接收、光纖通信系統的設計以及光纖通信網絡。第「章介紹光纖通信系統的構成；第2章和第3章是對有關光學和波動學的簡單回顧，所講基本理論是分析光纖器件及光纖通信系統的基礎；第4章講集成光學技術的基礎知識；第5章講光纖和光纜；第6章和第7章講通信用光源和光檢測器；第8章和第9章介紹主要的無源器件；第10章講光源的調制技術；第11章講光信號的檢測以及噪聲對光通信的影響；第12章介紹系統設計中涉及的主要問題。 書中介紹的新器件 經改進后能更充分利用光帶寬的新型光纖 非零色散位移光纖 漸變折射率聚合物光纖 拉曼放大器 摻鉺波導放大器 陣列波導光柵 電吸收式調制器 光微機電器件 色散補償器 可調諧光源 可調諧濾波器 小形狀因子連接器 無膠連接 系統策略及考慮方面的擴展內容 光時分復用 密集波分復用和稀疏波分復用 偏振模色散 外調制
近年來，通信業在我國超常發展，取得了舉世矚目的進步。通信工程以及相關專業成為高等院校中發展最快的工科專業。光纖通信是構建現代通信網最主要的傳輸手段，所以光纖通信也就成為這類專業的必修課程。適時引進國外著名大學的教科書對于提高國內院校的教學水平大有助益。美國亞利桑那大學的JosephC.Palais教授編著的《光纖通信》是一本享有盛譽的名著，至今已出第五版，很多著名院校選其作為教科書。為方便國內的教學，我們將本書的最新版本，也就是第五版，譯成了中文。這個中譯本可以作為高年級本科生的教科書，對于碩士研究生、工程技術人員而言，則是一本很好的參考書。
本書的主要內容包括：光纖通信概述；與光纖通信相關的光學基礎；光集成技術基礎；光纖、有源和無源光器件；光信號的發送與檢測；光網絡以及光纖通信系統的設計等。注重工程實踐是本書的主要特點。書中有大量的例題，一部分例題的目的是為加深理解，另一部分則與工程緊密結合，可以作為學生日后參與實際工程設計的參考。每一章的末尾都附有一個習題集，大部分習題的答案附在書末。
參與本書翻譯工作的人員除王江平、劉杰、聞傳花以外，還有解放軍理工大學通信工程學院光纖通信教研室的博士研究生蘇洋，碩士研究生梁明曉、彭暉、龔堅、歐陽俊、聶辰等。全書由李玉權審校。
本書的譯稿雖經仔細斟酌、多次修改，但疏漏乃至錯誤在所難免，熱誠希望本書的讀者批評指正。
前言
自1970年世界上第一根低損耗光纖問世以來，光纖通信得到了飛速發展。正在運行的光纖通信系統比比皆是，新的設備、新的應用還在不斷涌現。光纖通信所能實現的功能早已大大超過基于銅纜傳輸的系統。光纖通信技術使得我們身處其中的社會發展至信息社會成為可能。光纖通信與尚存的銅線應用以及正在快速增長的無線系統共同構建了信息基礎架構，滿足了人們日益增長的通信需求。
光纖通信技術已經非常成熟，因而以此為題材的書籍很多。在眾多的著作中，有相當一部分在理論體系及數學論證方面論述得十分詳細。但這對于初學者來說卻是相當困難的。本書試圖在降低難度的同時，盡可能為讀者理解光纖通信系統的設計、工作原理以及系統容量等內容提供必要的信息。書中列出了重要的理論結果及數學結論，但省略了冗長的推導過程。在適當的情況下，盡可能用物理概念對這些理論結果加以解釋，并用大量的圖表說明這些結果的用途。為了使提供的知識更接近于實際，書中還給出了典型器件特性參數的數值范圍。
本書的第一版于1984年問世時，在美國以及其他一些國家已經建成了縱橫交錯的光纖線路，用于交換局之間的電話信息傳輸。到1988年本書的第二版出版時，陸地長途光纖電話網的建設已接近完成，而在世界主要的海洋中正鋪設海底光纜。與此同時，光纖局域網（LAN，local-areanetwork）也正在發展之中。1992年本書第三版出版時，世界范圍內已鋪設超過1000萬千米的光纖線路。海底光纜建設也加緊進行，光纖局域網則快速增長。到1998年本書第四版問世時，多條跨越大西洋、太平洋及其他海洋的光纜已經投入運行。同時，各種光纖入戶的試驗也已完成，以便為各種不同的用戶提供更加廣泛的業務。在本版，也就是第五版出版時，我們注意到了光纖通信的幾個新的發展方向。更大的傳輸帶寬需求（尤其是因特網和商業應用），要求設計出信息速率超過太比特每秒（Tbps）的長距離光纖通信系統。城域網（MAN，Metropolitanareanetwork）在光纖業界扮演更加重要的角色。光纖入戶仍然是一個目標，但并未引起人們的特別關注，經濟上的考慮使得這方面的進展步履維艱。
對于反映無止境的更高的帶寬需求，本書的基礎內容不會有所變動，但第五版突出了新的技術進步來展現這一點。我試圖盡可能完整地將這些新的發展納入第五版。
本書是一本為不具備光纖光學和通信方面基礎知識的讀者撰寫的導論性著作。書中用來解釋光纖系統特性的簡單概念只涉及代數和三角學。必要的時候，書中適當地引入有關光學、電子學和通信方面的基礎知識。
本書的原稿是以我從事研發工作的記錄及一系列有關光纖通信短期課程的講稿為基礎寫成的。這些課程的聽眾包括攻讀技術學院二年制博士學位的人員，他們擔負從設計師到部門主管的各種角色，同時還包括工業界、政府和科學界的人士。所涉及的內容包括化學、物理學和多方面的工程技術知識。同時，我還用這些短期課程的講稿作為教材，面向超過1500名電氣工程專業的高年級學生和一年級研究生講授課程。這一課程通過電視講授20多年，最近幾年又作為因特網課程在更廣泛的范圍內傳播。
可以從本書獲益的專業人士包括從事實際工程設計的工程師，他們往往關注元器件、設備的選擇和應用以及系統的設計計算。關于整個系統方面的知識對于器件設計師也很有用。其他從事與光纖通信事業有關工作的讀者，例如高級工程決策人員、項目經理、技術人員、市場和銷售人員以及教師都可以從本書中獲得很有價值的信息。
本書是按以下結構來組織的。在本書的開篇給出了整個光纖通信系統的結構框圖，指出了構成光纖通信系統的主要單元。這可以激發讀者學習后續各章的動力。第2章和第3章回顧了有關光學和波動學領域的一些重要成果，這些基礎知識對于理解光纖器件及光纖系統是十分必要的。第4章講述集成光學，介紹將光器件集成在同一基片上的技術。集成光波導技術為在光纖中光波的傳播提供了優異而簡單的模型。第5章至第9章講授用于構建光纖通信系統的主要器件，包括光纖、光源、光檢測器、耦合器以及分布式光網絡。有關系統方面的考慮在第10章至第12章中講授，包括調制方式、噪聲對信息傳輸質量的影響以及系統設計等重要內容。
第1章 光纖通信系統
1.1 歷史回顧
1.2 基本通信系統
1.3 光的屬性
1.4 光纖的優點
1.5 光纖通信的應用
1.6 總結和討論
習題
參考資料
第2章 光學概要
2.1 射線理論及其應用
2.2 透鏡
2.3 成像
2.4 數值孔徑
2.5 衍射
2.6 總結和討論
習題
參考資料
第3章 波動學基礎
3.1 電磁波
3.2 色散、脈沖畸變和信息速率
3.3 偏振
3.4 諧振腔
3.5 平面邊界上的反射
3.6 全反射臨界角
3.7 總結和討論
習題
參考資料
第4章 集成光波導
4.1 電介質平板波導
4.2 對稱平板波導中的模式
4.3 非對稱平板波導中的模式
4.4 波導的耦合
4.5 平板波導的色散和失真
4.6 集成光器件
4.7 總結和討論
習題
參考資料
第5章 光纖波導
5.1 階躍折射率光纖
5.2 漸變折射率光纖
5.3 損耗
5.4 階躍折射率光纖中的模式和場
5.5 漸變折射率光纖中的模式和場
5.6 光纖中的脈沖畸變和信息速率
5.7 光纖的制造
5.8 光纜
5.9 總結和討論
習題
參考資料
第6章 光源和光放大器
6.1 發光二極管
6.2 發光二極管的工作特性
6.3 激光器原理
6.4 半導體激光器
6.5 半導體激光器的工作特性
6.6 窄譜寬和可調半導體激光器
6.7 光放大器
6.8 光纖激光器
6.9 垂直腔面發射激光器
6.10 總結和討論
習題
參考資料
第7章 光檢測器
7.1 光檢測原理
7.2 光電倍增器..
7.3 半導體光電二極管
7.4 PIN型光電二極管
7.5 雪崩光電二極管
7.6 總結和討論
習題
參考資料
第8章 耦合器與連接器
8.1 連接器原理
8.2 光纖頭預處理
8.3 接頭
8.4 連接器
8.5 光源耦合
8.6 總結和討論
習題
參考資料
第9章 分布式網絡和光纖器件
9.1 分布式網絡
9.2 定向耦合器
9.3 星形耦合器
9.4 開關
9.5 光纖隔離器
9.6 波分復用
9.7 光纖布拉格光柵
9.8 陣列波導光柵
9.9 MEMS開關
9.10 其他元件：衰減器、環行器和偏振控制器
9.11 總結和討論
習題
參考資料
第10章 調制
10.1 發光二極管的調制及其電路
10.2 半導體激光器的調制及其電路
10.3 模擬調制格式
10.4 數字調制格式
10.5 電吸收式調制器
10.6 光外差接收機
10.7 總結和討論
習題
參考資料
第11章 噪聲和檢測
11.1 熱噪聲和散彈噪聲
11.2 信噪比
11.3 誤碼率
11.4 模式噪聲、模分配噪聲、放大器噪聲、激光器噪聲和抖動
11.5 其他噪聲源
11.6 接收電路設計
11.7 總結和討論
習題
參考資料
第12章 系統設計
12.1 模擬系統的設計
12.2 數字系統的設計
12.3 總結和討論
習題
參考資料
部分習題答案
參考文獻
索引
在本節的后面，將介紹脈沖展寬會降低光纖通信系統的帶寬和數據容量。正因為如此，各種減小脈沖展寬的技術應運而生。在諸多項技術中，已經介紹過的包括：（1）工作在零色散波長上；（2）選用具有強相千陸（小的譜寬）的光源。從20世紀80年代中期起，這些解決方法就得到普遍采用（通常共同使用）。現階段，采用將光纖的零色散點移位到低損耗波長的解決方案，同時生產相干性更好的激光光源。
另外一種減小脈沖展寬的措施是采用光孤子傳輸技術。光孤子在光纖中傳輸時不改變其形狀，而且脈沖不展寬。這一點是怎么做到的呢？實際的過程相當復雜，但對光孤子傳輸的描述可以很簡單。因為色散導致光源的某些波長比其他波長傳輸得快，脈沖被展寬。所以我們要找出光纖是否具有抗拒這種趨勢的性質。幸運的是，研究表明光纖確實存在這樣的特性。光纖的非線性使其折射率取決于光束的光強。脈沖的傳播速度取決于折射率，所以光束的光強反過來又會影響各個頻率成分在光纖中傳播的速度。由于這種影響很微弱，要使其比較明顯則需要相當大的光功率，所以這種現象通常很難被觀察到。
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