光纤通信系统（第四版）

本书是光纤通信方面的一本经典著作，在国内外享有盛誉。全书共11章，主要内容包括光纤通信概述，光纤通信系统的主要组成部分DD光纤、 光发射机和光接收机，单信道和多信道光纤通信系统的设计；光纤的损耗管理、色散管理和非线性管理技术，先进光波系统，以及全光信号处理。全书内容系统全面，理论体系严谨，讲解深入浅出，理论与实践结合紧密，同时非常注重光纤通信新技术。

美国罗切斯特大学James C. Wyant光学教授，OSA期刊Advances in Optics and Photonics主编（2014D2019），2012年IEEE量子电子学奖获得者，2015年Esther Hoffman Beller奖章获得者，2019年Max Born奖获得者。世界光电子和光通信领域的著名学者，在非线性光学和光纤通信领域著作颇丰。OSA会士，IEEE终身会士。

美国罗切斯特大学James C. Wyant光学教授，OSA期刊Advances in Optics and Photonics主编（2014D2019），2012年IEEE量子电子学奖获得者，2015年Esther Hoffman Beller奖章获得者，2019年Max Born奖获得者。世界光电子和光通信领域的著名学者，在非线性光学和光纤通信领域著作颇丰。OSA会士，IEEE终身会士。

第1章绪论

1．1历史回顾

1．1．1光纤通信的需求

1．1．2光波系统的演进

1．2基本概念

1．2．1模拟信号和数字信号

1．2．2信道复用

1．2．3调制格式

1．3光通信系统

1．4光波系统组成

1．4．1作为通信通道的光纤

1．4．2光发射机

1．4．3光接收机

习题

参考文献

第2章光纤

2．1几何光学描述

2．1．1阶跃折射率光纤

2．1．2渐变折射率光纤

2．2波的传输

2．2．1麦克斯韦方程组

2．2．2光纤模式

2．2．3单模光纤

2．3单模光纤中的色散

2．3．1群速度色散

2．3．2材料色散

2．3．3波导色散

2．3．4高阶色散

2．3．5偏振模色散

2．4色散引起的限制

2．4．1基本传输方程

2．4．2啁啾高斯脉冲

2．4．3对比特率的限制

2．4．4光纤带宽

2．5光纤损耗

2．5．1衰减系数

2．5．2材料吸收

2．5．3瑞利散射

2．5．4波导缺陷

2．6非线性光学效应

2．6．1受激光散射

2．6．2非线性相位调制

2．6．3四波混频

2．7光纤设计和制造

2．7．1石英光纤

2．7．2塑料光纤

2．7．3光缆和连接器

习题

参考文献

第3章光发射机

3．1半导体激光物理

3．1．1自发辐射和受激辐射

3．1．2非辐射复合

3．1．3光增益

3．1．4反馈和激光器阈值

3．1．5纵模

3．1．6激光器结构

3．2单模半导体激光器

3．2．1分布反馈激光器

3．2．2耦合腔半导体激光器

3．2．3可调谐半导体激光器

3．2．4垂直腔面发射激光器

3．3激光器的工作特性

3．3．1连续工作特性

3．3．2调制带宽

3．3．3相对强度噪声

3．3．4频谱线宽

3．4光信号产生

3．4．1直接调制

3．4．2外调制

3．5发光二极管

3．5．1连续工作特性

3．5．2调制响应

3．5．3发光二极管的结构

3．6光发射机的设计

3．6．1光源与光纤的耦合

3．6．2驱动电路

3．6．3可靠性和封装

习题

参考文献

第4章光接收机

4．1基本概念

4．1．1响应度和量子效率

4．1．2上升时间和带宽

4．2常用的光电探测器

4．2．1p-n光电二极管

4．2．2p-i-n光电二极管

4．2．3雪崩光电二极管

4．2．4MSM光电探测器

4．3光接收机的设计

4．3．1前端

4．3．2线性通道

4．3．3数据恢复

4．3．4集成光接收机

4．4光接收机噪声

4．4．1噪声机制

4．4．2p-i-n光接收机

4．4．3APD光接收机

4．5相干探测

4．5．1本机振荡器

4．5．2零差探测

4．5．3外差探测

4．5．4信噪比

4．6光接收机灵敏度

4．6．1误码率

4．6．2最小接收光功率

4．6．3光电探测的量子极限

4．7灵敏度劣化

4．7．1消光比

4．7．2强度噪声

4．7．3定时抖动

4．8光接收机的性能

习题

参考文献

第5章光波系统

5．1系统结构

5．1．1点对点链路

5．1．2分配网

5．1．3局域网

5．2设计指南

5．2．1损耗限制光波系统

5．2．2色散限制光波系统

5．2．3功率预算

5．2．4上升时间预算

5．3长途光波系统

5．3．1性能限制因素

5．3．2陆地光波系统

5．3．3海底光波系统

5．4功率代价的来源

5．4．1模式噪声

5．4．2模分配噪声

5．4．3反射反馈和噪声

5．4．4色散致脉冲展宽

5．4．5频率啁啾

5．4．6眼图闭合度代价

5．5前向纠错

5．5．1纠错码

5．5．2编码增益

5．6计算机辅助设计

习题

参考文献

第6章多信道系统

6．1WDM光波系统

6．1．1大容量点对点链路

6．1．2广域网和城域网

6．1．3多址WDM网络

6．2WDM组件

6．2．1可调谐光滤波器

6．2．2复用器和解复用器

6．2．3分插复用器和滤波器

6．2．4星形耦合器

6．2．5波长路由器

6．2．6WDM光发射机和光接收机

6．3系统性能问题

6．3．1不同波长线性串扰

6．3．2相同波长线性串扰

6．3．3非线性拉曼串扰

6．3．4受激布里渊散射

6．3．5交叉相位调制

6．3．6四波混频

6．3．7其他设计问题

6．4时分复用

6．4．1信道复用

6．4．2信道解复用

6．4．3系统性能

6．5副载波复用

6．5．1模拟和数字副载波复用系统

6．5．2多波长副载波复用系统

6．5．3正交频分复用

6．6码分复用

6．6．1时域编码

6．6．2频域编码

6．6．3跳频

习题

参考文献

第7章损耗管理

7．1光纤损耗的补偿

7．1．1周期放大方案

7．1．2集总放大和分布放大

7．1．3双向泵浦方案

7．2掺铒光纤放大器

7．2．1泵浦和增益谱

7．2．2二能级模型

7．2．3放大器噪声

7．2．4多信道放大

7．3光纤拉曼放大器

7．3．1拉曼增益和带宽

7．3．2拉曼引起的信号增益

7．3．3多泵浦拉曼放大

7．3．4拉曼放大器的噪声指数

7．4光信噪比

7．4．1集总放大

7．4．2分布放大

7．5电信噪比

7．5．1放大自发辐射引起的电流起伏

7．5．2放大自发辐射对信噪比的影响

7．5．3放大器链中噪声的累积

7．6光接收机灵敏度和Q因子

7．6．1误码率

7．6．2Q因子与光信噪比的关系

7．7色散和非线性效应的影响

7．7．1通过调制不稳定性的噪声增长

7．7．2噪声引起的信号劣化

7．7．3噪声引起的能量起伏

7．7．4噪声引起的定时抖动

7．8周期放大光波系统

7．8．1数值方法

7．8．2最佳输入功率

习题

参考文献

第8章色散管理

8．1色散问题及其解决方案

8．2色散补偿光纤

8．2．1色散补偿条件

8．2．2色散图

8．2．3色散补偿光纤的设计

8．3光纤布拉格光栅

8．3．1均匀周期光栅

8．3．2啁啾光纤光栅

8．3．3采样光栅

8．4色散均衡滤波器

8．4．1Gires-Tournois滤波器

8．4．2马赫曾德尔滤波器

8．4．3其他全通滤波器

8．5光学相位共轭

8．5．1工作原理

8．5．2自相位调制的补偿

8．5．3相位共轭信号的产生

8．6高比特率信道

8．6．1可调谐色散补偿

8．6．2高阶色散管理

8．6．3偏振模色散补偿

8．7电色散补偿

8．7．1群速度色散预补偿的基本思想

8．7．2发射端预补偿

8．7．3接收端补偿

习题

参考文献

第9章非线性效应的控制

9．1光纤非线性的影响

9．1．1系统设计问题

9．1．2半解析方法

9．1．3孤子区域和伪线性区域

9．2光纤中的孤子

9．2．1光孤子的特性

9．2．2损耗管理孤子

9．3色散管理孤子

9．3．1色散渐减光纤

9．3．2周期色散图

9．3．3设计问题

9．3．4定时抖动

9．3．5定时抖动的控制

9．4伪线性光波系统

9．4．1信道内非线性效应的起源

9．4．2信道内交叉相位调制

9．4．3信道内四波混频

9．5信道内非线性效应的控制

9．5．1色散图的优化

9．5．2相位交替技术

9．5．3比特交替偏振

习题

参考文献第10章先进光波系统

10．1先进调制格式

10．1．1光信号的编码

10．1．2振幅和相位调制器

10．2解调方案

10．2．1外差同步解调

10．2．2外差异步解调

10．2．3光延迟解调

10．3散弹噪声和误码率

10．3．1外差同步解调接收机

10．3．2外差异步解调接收机

10．3．3带有延迟解调的接收机

10．4灵敏度劣化机制

10．4．1激光器的强度噪声

10．4．2激光器的相位噪声

10．4．3信号偏振起伏

10．4．4光放大器加入的噪声

10．4．5光纤色散

10．5非线性效应的影响

10．5．1非线性相位噪声

10．5．2光纤色散效应

10．5．3非线性相位噪声的补偿

10．6最新进展

10．6．1采用DBPSK格式的系统

10．6．2采用DQPSK格式的系统

10．6．3采用QAM和相关格式的系统

10．6．4采用正交频分复用的系统

10．7极限通道容量

习题

参考文献第11章全光信号处理

11．1非线性技术和器件

11．1．1非线性光纤环形镜

11．1．2参量放大器

11．1．3半导体光放大器中的非线性效应

11．1．4光学双稳器件

11．2全光触发器

11．2．1半导体激光器和半导体光放大器

11．2．2耦合半导体激光器和半导体光放大器

11．3波长转换器

11．3．1基于交叉相位调制的波长转换器

11．3．2基于四波混频的波长转换器

11．3．3无源半导体波导

11．3．4基于半导体光放大器的波长转换器

11．4超快光交换

11．4．1时域解复用

11．4．2数据格式转换

11．4．3包交换

11．5光再生器

11．5．1基于光纤的2R再生器

11．5．2基于半导体光放大器的2R再生器

11．5．3基于光纤的3R再生器

11．5．4基于半导体光放大器的3R再生器

11．5．5相位编码信号的再生

习题

参考文献

附录A 单位制

附录B 缩写词

附录C 脉冲展宽的一般公式

附录D 软件包

中英文术语对照