本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
本书系统介绍了光纤通信系统的概念、光纤的传输特性、光源和光检测器的工作原理及工作特性、有源和无源光网络器件的工作原理及应用、光纤通信系统的设计、光缆线路的施工和测试、波分复用、光纤网络、光通信新技术，以及光纤传感器。本书内容全面，讲解深入浅出，实践性与理论性相结合，是高等学校电子信息类专业本科生、研究生的教材，也可供相关专业技术人员参考。

王辉，南京工业大学信息学院教授，通信工程系系主任，主编的《光纤通信》，为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

第1章 绪论 （1）
1.1 光纤通信的概念 （1）
1.1.1 什么是光纤通信 （1）
1.1.2 光纤通信中光的作用及特性 （2）
1.1.3 光纤通信的优势 （4）
1.2 光纤通信系统的基本单元 （6）
1.2.1 光发射机 （6）
1.2.2 光纤 （9）
1.2.3 光接收机 （11）
1.2.4 光放大器 （12）
1.3 光纤通信的基本问题 （13）
1.3.1 衰减 （13）
1.3.2 色散 （15）
1.3.3 非线性效应 （17）
1.4 光纤通信系统的主要性能指标 （18） 第1章 绪论 （1）
1.1 光纤通信的概念 （1）
1.1.1 什么是光纤通信 （1）
1.1.2 光纤通信中光的作用及特性 （2）
1.1.3 光纤通信的优势 （4）
1.2 光纤通信系统的基本单元 （6）
1.2.1 光发射机 （6）
1.2.2 光纤 （9）
1.2.3 光接收机 （11）
1.2.4 光放大器 （12）
1.3 光纤通信的基本问题 （13）
1.3.1 衰减 （13）
1.3.2 色散 （15）
1.3.3 非线性效应 （17）
1.4 光纤通信系统的主要性能指标 （18）
1.4.1 比特率和带宽 （18）
1.4.2 传输距离 （20）
1.4.3 通信容量 （21）
1.5 光纤通信技术的回顾和展望 （21）
1.5.1 回顾 （21）
1.5.2 趋势 （22）
本章小结 （23）
习题 （24）
第2章 光纤 （25）
2.1 光纤结构 （25）
2.1.1 阶跃折射率光纤 （25）
2.1.2 渐变折射率光纤 （26）
2.2 光纤传输原理 （27）
2.2.1 几何光学分析法 （27）
2.2.2 波动方程分析法 （30）
2.3 单模光纤 （41）
2.3.1 单模传输条件及模场分布 （41）
2.3.2 单模光纤的衰减 （43）
2.3.3 单模光纤的色散与带宽 （43）
2.3.4 色散补偿方案 （46）
2.3.5 单模光纤的非线性效应 （47）
2.4 多模光纤 （51）
2.4.1 多模光纤的衰减 （51）
2.4.2 多模光纤的色散 （52）
2.4.3 多模光纤的带宽 （52）
2.5 光纤使用特性和产品介绍 （53）
2.5.1 光纤制作工艺 （53）
2.5.2 光纤的使用特性 （55）
2.5.3 光纤产品介绍 （57）
2.5.4 光纤的型号 （59）
本章小结 （60）
习题 （60）
第3章 光源和光发射机 （62）
3.1 激光二极管 （62）
3.1.1 工作原理 （62）
3.1.2 LD的性质 （66）
3.1.3 LD的类型 （69）
3.1.4 LD组件及其技术指标 （71）
3.2 发光二极管 （72）
3.2.1 LED结构 （72）
3.2.2 LED特性 （74）
3.2.3 LED与光纤的耦合 （76）
3.2.4 LED的技术参数 （77）
3.3 光发射机 （78）
3.3.1 模拟光发射机 （78）
3.3.2 数字光发射机 （78）
3.4 外调制器 （80）
3.4.1 外调制器特点和类型 （80）
3.4.2 外调制器工作原理 （82）
3.4.3 外调制器技术指标 （82）
本章小结 （83）
习题 （84）
第4章 光检测器和光接收机 （85）
4.1 光检测器的工作原理 （85）
4.1.1 PIN光检测器 （85）
4.1.2 APD光检测器 （86）
4.2 光检测器的特性参数 （87）
4.2.1 光检测器性能参数 （87）
4.2.2 光检测器的噪声 （89）
4.2.3 光检测器产品介绍 （90）
4.3 光接收机 （92）
4.3.1 光接收机的组成 （92）
4.3.2 光接收机的技术指标 （94）
4.4 光收发合一模块 （97）
本章小结 （98）
习题 （98）
第5章 光网络器件 （100）
5.1 光放大器 （100）
5.1.1 概述 （100）
5.1.2 半导体光放大器 （103）
5.1.3 掺杂光纤放大器 （105）
5.1.4 拉曼光纤放大器 （110）
5.1.5 光放大器的应用 （112）
5.2 无源器件 （114）
5.2.1 耦合器 （114）
5.2.2 滤波器 （116）
5.2.3 隔离器 （120）
5.2.4 环形器 （121）
5.2.5 衰减器 （121）
5.2.6 连接器 （122）
5.2.7 光开关 （124）
本章小结 （125）
习题 （126）
第6章 光纤通信系统的设计 （127）
6.1 设计原则 （127）
6.1.1 工程设计与系统设计 （127）
6.1.2 系统设计的内容 （128）
6.1.3 系统设计的方法 （129）
6.2 数字传输系统的设计 （131）
6.2.1 技术考虑 （131）
6.2.2 光通道功率代价、损耗及色散预算 （132）
6.3 模拟传输系统的设计 （134）
6.3.1 系统组成及其评价 （134）
6.3.2 光放大器对系统性能的影响 （137）
6.4 光纤系统实例 （137）
6.4.1 设备互联方案 （138）
6.4.2 数据/视频光端机在闭路监控系统中的应用 （138）
6.4.3 多通道业务光端机的应用 （139）
本章小结 （141）
习题 （141）
第7章 光缆线路的施工和测试 （142）
7.1 光缆 （142）
7.1.1 光缆的结构与类型 （142）
7.1.2 光缆的技术规范 （144）
7.2 光缆施工 （145）
7.2.1 施工准备工作 （145）
7.2.2 室外光缆敷设 （147）
7.2.3 室内光缆敷设 （150）
7.2.4 光缆接续与成端 （150）
7.3 常用仪器 （152）
7.3.1 光时域反射仪 （152）
7.3.2 光谱分析仪 （154）
7.3.3 光纤熔接机 （156）
7.3.4 光源与光功率计 （157）
7.4 测试和故障检修 （158）
7.4.1 光特性测试 （159）
7.4.2 电特性测试 （159）
7.4.3 故障检修 （160）
7.5 光缆工程实例 （161）
7.5.1 工程概况 （161）
7.5.2 设计规范 （161）
7.5.3 技术要求 （161）
7.5.4 设计方案 （162）
7.5.5 施工图设计 （162）
7.5.6 材料表 （162）
本章小结 （163）
习题 （163）
第8章 波分复用技术 （164）
8.1 WDM工作原理 （164）
8.1.1 WDM工作原理 （164）
8.1.2 WDM﹑DWDM与CWDM （165）
8.2 WDM系统的基本组成 （167）
8.3 WDM系统中的关键器件 （167）
8.3.1 WDM系统中的光源 （167）
8.3.2 WDM系统中的接收机 （171）
8.3.3 WDM系统中的光放大器 （172）
8.3.4 WDM系统中的波分复用器/解复用器 （175）
8.3.5 WDM系统中的光纤 （183）
8.4 波分复用系统规范 （186）
8.4.1 光波长的分配 （186）
8.4.2 光接口规范 （186）
8.5 设备实例 （187）
本章小结 （188）
习题 （188）
第9章 光纤网络 （190）
9.1 光纤网络概述 （190）
9.1.1 网络历史回顾 （190）
9.1.2 光纤网络基本知识 （192）
9.2 基于光纤系统的三大网络 （196）
9.2.1 光纤计算机网 （196）
9.2.2 光纤电话网 （202）
9.2.3 光纤有线电视网 （203）
9.3 光纤网络传输体制 （205）
9.3.1 SDH/SONET （205）
9.3.2 ATM （211）
9.4 光交换技术 （214）
9.4.1 光交换概述 （214）
9.4.2 光分组交换（OPS） （216）
9.4.3 自动交换光网络 （218）
9.5 光传送网 （222）
9.5.1 光传送网的分层结构 （223）
9.5.2 光传送网（OTN）的网络节点 （223）
9.5.3 可重构的OADM——ROADM （225）
9.6 光纤接入网 （226）
9.6.1 光纤接入网的形式和业务类型 （227）
9.6.2 无源光网络（PON） （228）
本章小结 （230）
习题 （230）
第10章 光通信新技术 （231）
10.1 相干光通信 （231）
10.1.1 相干检测原理 （231）
10.1.2 调制与解调 （232）
10.1.3 接收灵敏度 （233）
10.1.4 相干光通信的关键技术 （233）
10.1.5 相干光通信的优点及其应用 （234）
10.2 光孤子通信 （235）
10.2.1 光孤子通信的基本原理 （235）
10.2.2 光孤子通信系统 （236）
10.3 光时分复用 （238）
10.3.1 光时分复用原理 （238）
10.3.2 光时分复用的关键技术 （240）
10.3.3 光时分复用的特点 （240）
10.4 光码分多址 （241）
10.4.1 光码分多址的基本原理 （241）
10.4.2 光码分多址的关键技术 （242）
10.4.3 光码分多址的特点 （243）
10.5 自由空间光通信 （243）
10.5.1 概述 （243）
10.5.2 系统组成及工作原理 （244）
10.5.3 系统关键技术 （245）
10.5.4 设备实例 （246）
本章小结 （246）
习题 （246）
第11章 光纤传感技术 （247）
11.1 光纤传感技术概述 （247）
11.2 光纤传感器的基本构成 （247）
11.3 光纤传感器的分类方法 （248）
11.4 光纤传感器工作原理 （250）
11.4.1 点式传感器 （250）
11.4.2 准分布式光纤光栅传感器 （251）
11.4.3 全分布式光纤传感系统 （252）
本章小结 （259）
习题 （260）
参考文献 （261）

第3版前言
光纤通信在社会信息化发展的进程中扮演着重要的角色，是通信技术的一个重要分支。随着新型光电器件的不断出现，光纤通信技术也得到了迅速的发展，使其传输容量得到了极大提高。目前，光纤已经在很多场合取代了铜线而成为主要的传输媒介。无论电信骨干网还是以太网或校园网乃至智能建筑内的综合布线系统，无论陆地还是海洋，都有光纤的存在，都涉及到光纤传输技术。对于从事信息技术的人员而言，了解光纤通信的基础知识是至关重要的。
本教材在介绍光纤通信所涉及的基本理论时，力求条理清晰，简明扼要，叙述通俗易懂。在器件的内容选择上，注重了先进性和应用性相结合，突出工作特性及产品技术规范，例如对光放大器等内容的介绍。考虑到社会发展对知识和应用复合型人才的需要，在教学内容的选择上，增加了光纤通信系统的设计和光缆线路施工与测试两章。从体现光纤通信系统实用水平的角度而言，波分复用技术无疑是个代表。鉴于光纤系统的网络化，本书也专门介绍了相关的知识。
本教材第1、2版分别于2004年、2009年出版，并于2012年列选为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
根据使用院校师生的宝贵建议以及光纤通信技术的发展，这次的第3版中，除了订正了原书中的一些错误、不准确的提法外，在内容上所做的主要修订为：第7章增加了光缆线路的施工和测试中的光缆工程实例，对第9章光纤网络的内容做了较大幅度的调整，并增加了第11章光纤传感技术，以期读者对该领域技术的进步有较为全面地了解。
全书共分11章，第1章介绍了光纤通信的基本概念和特点、光纤通信系统的基本组成、基本技术问题和主要性能指标，并对该领域做了回顾与展望。第2章介绍了光在光纤中的传输机理及分布模式，分析了光纤的色散及衰减特性，讨论了色散补偿方案、光纤中的非线性效应，并介绍了光纤制作工艺、光纤产品及其使用特性。第3章介绍了半导体发光二极管和半导体激光二极管光源的工作原理、应用及光发射机的组成，并说明了高速系统中所使用外调制器的工作原理。第4章介绍了光电检测器的原理、特性及产品和特性参数，然后介绍了数字光接收机的组成及技术指标，最后介绍了光收发模块。第5章介绍了光纤通信网络中常用的有源器件和无源器件的基本工作原理，讨论了它们在网络中的作用及它们的应用方法，并给出了它们的技术参数。第6章介绍了光纤通信系统设计的原则，对数字和模拟光纤链路设计的技术指标、要求及方法做了具体讨论，最后给出了光纤传输系统实例。第7章介绍了光缆的结构、类型和技术规范、光缆线路施工的步骤及方式，并介绍了施工中常用的器件和测试仪器、故障诊断的方法和排除步骤。第8章介绍了波分复用的基本原理、基本组成，详细介绍了系统所用关键器件的工作原理与技术参数，并给出了波分复用设备实例。第9章介绍了光纤网络的分类、拓扑结构，构成光纤网络的基本要素。第10章介绍了光通信有关系统和网络的最新技术。第11章介绍了光纤传感的基本知识。
本书参考教学时数为62学时（必修部分为32学时，选修部分为30学时）。
本书的第3章和第4章由王平和王辉编写，第8章和第9章由于虹和王琛编写，第10章由王琛和王辉编写，第11章由华吉编写。其余各章由王辉编写并由王辉统审全稿。
本书由东南大学张明德教授主审，张教授为本书提出了宝贵意见，在此对他表示衷心的感谢。
由于作者认识的局限，书中难免有不当之处，敬望读者批评指正。

编 者
2013年11月于南京