光纤通信
丛 书 名：
新工科建设之路·电子信息类精品教材
作 译 者：满文庆
出 版 日 期：2021-07-01
书 代 号：G0415340
Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ：9787121415340
图书简介：
本书全面介绍光纤通信器件和光纤通信系统，包括光纤基础知识；光源和光发送机；光检测器和光接收机；光无源器件；同步数字传输（SDH）技术及其性能和设计；密集波分复用（DWDM）和全光网及光传送网（OTN）；半导体光放大器（SOA）、掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RFA）；100G/400Gb/s相干光通信技术和光子集成电路（PIC）；无源光接入网（PON）、10G PON和下一代光接入网等。本书借鉴了CDIO和“卓越工程师教育培养计划”的工程教育理念，增加了项目实践内容。本书可作为电子信息工程、通信工程、光电信息工程、物联网等专业本科生或研究生的教材，也可供有关工程技术人员参考学习。
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配 套 资 源
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图 书 内 容
内容简介
本书全面介绍光纤通信器件和光纤通信系统，包括光纤基础知识；光源和光发送机；光检测器和光接收机；光无源器件；同步数字传输（SDH）技术及其性能和设计；密集波分复用（DWDM）和全光网及光传送网（OTN）；半导体光放大器（SOA）、掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RFA）；100G/400Gb/s相干光通信技术和光子集成电路（PIC）；无源光接入网（PON）、10G PON和下一代光接入网等。本书借鉴了CDIO和“卓越工程师教育培养计划”的工程教育理念，增加了项目实践内容。本书可作为电子信息工程、通信工程、光电信息工程、物联网等专业本科生或研究生的教材，也可供有关工程技术人员参考学习。图书详情
ISBN：9787121415340开 本：16(185*260)页 数：312字 数：525本书目录
第1章 概论 1.1 光纤通信概述 1.1.1 光通信的探索 1.1.2 光纤通信的优点 1.2 光纤通信系统简介 1.3 光纤通信的应用 1.4 光纤通信的发展与趋势 1.5 习题 第2章 光纤传输理论与特性 2.1 光纤 2.1.1 光纤的结构 2.1.2 数值孔径 2.2 光纤传输的波动理论 2.2.1 麦克斯韦方程组和波动方程 2.2.2 阶跃光纤的矢量模式 2.2.3 阶跃光纤的线性偏振模式 2.3 光纤的传输特性 2.3.1 光纤的损耗 2.3.2 光纤的带宽和脉冲响应 2.4 多模光纤 2.4.1 模式色散 2.4.2 如何解决模式色散 2.4.3 多模光纤的类型 2.5 单模光纤 2.5.1 单模光纤的特性 2.5.2 单模光纤的色散 2.5.3 单模光纤的色散补偿 2.5.4 偏振模色散与保偏光纤 2.5.5 单模光纤的类型 2.5.6 G.652单模光纤产品 2.6 光纤的非线性效应 2.7 光纤的制作 2.8 光缆 2.9 习题与设计题 项目实践：光纤跳线的测量和使用 附录 光纤通信测量仪器 第3章 光源和光发送机 3.1 发光二极管 3.1.1 半导体的光辐射 3.1.2 发光二极管的原理 3.1.3 发光二极管的特性 3.2 激光二极管 3.2.1 激光二极管的原理 3.2.2 FP激光二极管及其特性 3.2.3 分布反馈激光二极管及其特性 3.2.4 量子阱激光器 3.2.5 垂直腔面发射激光器 3.3 激光二极管的调制 3.3.1 码型与调制 3.3.2 激光二极管的调制特性与速率 3.3.3 马赫-曾德尔调制器（MZM） 3.3.4 电吸收调制器 3.3.5 光调制器及其参数 3.4 光发射组件 3.4.1 概述 3.4.2 光发射组件举例及其参数 3.5 光发送机 3.5.1 光发送机的组成 3.5.2 光发送机电路芯片 3.6 习题与设计题 项目实践：光模块特性及眼图测试 第4章 光检测器和光接收机 4.1 光电二极管的原理 4.2 PIN光电二极管 4.2.1 PIN管的原理 4.2.2 PIN管的特性 4.3 雪崩光电二极管 4.3.1 APD的原理 4.3.2 APD的特性 4.4 光接收组件 4.4.1 光接收组件简介 4.4.2 光接收组件举例及其参数 4.5 光接收机 4.5.1 光接收机的组成 4.5.2 光接收机的噪声 4.5.3 光接收机的误码率 4.5.4 光接收机的灵敏度 4.5.5 光接收机电路芯片 4.5.6 单芯片光模块 4.6 习题与设计题 项目实践：光模块设计 第5章 光无源器件 5.1 光纤连接器 5.1.1 光纤连接器简介 5.1.2 光纤连接器的类型 5.1.3 光纤跳线与配线架 5.2 光纤耦合器/分路器 5.2.1 光纤耦合器/分路器简介 5.2.2 FBT光纤耦合器 5.2.3 光纤耦合器器件 5.3 光纤滤波器 5.3.1 光纤滤波器简介 5.3.2 光纤光栅滤波器 5.3.3 光纤滤波器器件 5.4 光隔离器 5.4.1 光隔离器原理 5.4.2 光隔离器器件 5.5 光环形器 5.5.1 光环形器原理 5.5.2 光环形器器件 5.6 光衰减器 5.6.1 光衰减器原理 5.6.2 MEMS光衰减器器件 5.7 保偏光纤器件 5.8 习题与设计题 项目实践：光纤熔接 第6章 数字光纤通信系统 6.1 PDH传输技术 6.1.1 PDH概述 6.1.2 光线路编码 6.1.3 信号的复用与分解 6.1.4 PDH光端机 6.2 SDH传输技术 6.3 SDH帧结构 6.3.1 帧结构 6.3.2 段开销 6.3.3 通道开销 6.4 SDH指针 6.5 SDH的复用结构和步骤 6.5.1 SDH的复用 6.5.2 2Mb/s信号复用到STM-N 6.6 SDH网络单元 6.7 SDH传送网与保护 6.7.1 SDH传送网分层 6.7.2 SDH网络拓扑结构 6.7.3 SDH传送网 6.7.4 SDH网络自愈和保护 6.8 同步与定时 6.9 SDH光传输设备 ——OptiX OSN 1500 6.10 数字光纤通信系统性能与设计 6.10.1 数字传输参考模型 6.10.2 性能指标 6.10.3 光接口性能 6.10.4 光纤通信系统设计 6.11 习题与设计题 项目实践：PDH光传输系统设计 第7章 光波分复用和全光网 7.1 光波分复用 7.2 光源技术 7.2.1 DWDM光源 7.2.2 可调谐激光器 7.2.3 波长转换技术 7.3 波分复用器 7.3.1 波分复用器简介 7.3.2 多层介质薄膜型波分复用器 7.3.3 阵列波导光栅型波分复用器 7.3.4 波分复用器器件 7.4 全光网 7.5 光交换技术 7.6 光开关 7.6.1 光开关概述 7.6.2 光开关类型 7.6.3 MEMS光开关器件 7.7 光分插复用 7.8 光交叉连接 7.9 光传送网 7.9.1 光传送网概述 7.9.2 OTN的层次结构与功能 7.10 光网络的管理 7.10.1 光网络管理概述 7.10.2 光网络管理系统简介 7.11 DWDM设备——OptiX OSN 9800 7.12 习题与设计题 项目实践：DWDM系统仿真设计 第8章 光放大器 8.1 概述229 8.2 半导体光放大器 8.2.1 半导体光放大器的原理 8.2.2 半导体光放大器的特性 8.3 掺铒光纤放大器 8.3.1 EDFA的原理 8.3.2 EDFA的特性 8.3.3 EDFA模块产品 8.2 拉曼光纤放大器 8.4.1 受激拉曼散射 8.4.2 拉曼光纤放大器的原理 8.4.3 拉曼光纤放大器的特性 8.4.4 拉曼光纤放大器模块产品 8.5 习题与设计题 项目实践：EDFA模块设计 第9章 相干光通信 9.1 相干光通信技术 9.1.1 光调制技术 9.1.2 相干光通信系统及关键技术 9.2 高级光调制方式 9.2.1 多进制相移键控（MPSK） 9.2.2 多进制正交幅度调制（MQAM） 9.2.3 脉冲幅度调制（PAM） 9.3 光信号的相干检测 9.3.1 相干检测原理 9.3.2 PM-QPSK的相干检测 9.3.3 信噪比和误码率 9.4 集成可调谐窄频激光器 9.5 集成相干接收器 9.6 高速数字信号处理 9.7 光子集成芯片 9.7.1 光子集成技术 9.7.2 100Gb/s光子集成芯片 9.8 100G/400G光模块 9.8.1 客户侧光模块 9.8.2 线路侧光模块 9.9 习题与设计题 项目实践：相干光通信仿真设计 第10章 光接入网 10.1 接入网概述 10.2 光接入网 10.2.1 概述 10.2.2 无源光网络 10.3 EPON技术 10.4 GPON技术 10.5 下一代无源光网络 10.5.1 10G/100G EPON技术 10.5.2 WDM-PON技术 10.6 光接入网器件与设备 10.6.1 单纤双向光收发组件 10.6.2 波导型光分路器 10.6.3 蝶形光缆及连接器 10.6.4 光线路终端设备 10.7 习题与设计题 项目实践：FTTH网络设计 参考文献展开前 言
2000年，麻省理工学院等4所大学联合创立了CDIO工程教育理念。 2010年6月23日，我国教育部联合有关部门和行业协（学）会，共同实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）。“卓越计划”借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色的工程教育模式。 2016年6月2日，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员。加入《华盛顿协议》，标志着我国工程教育真正融入世界。 2017年2月以来，为主动应对新一轮科技革命与产业变革，服务创新驱动发展等一系列国家战略，教育部开始积极推进新工科建设。新工科建设的要求是“新理念、新结构、新模式、新质量、新体系”。 工程教育模式通过贯穿专业核心课程学习全过程的工程项目，让学生在学习专业知识的同时，自己动手设计项目，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。国内外的实践经验都表明，通过项目“做中学”的理念和方法是先进的、可行的，适合工科教育教学过程各个环节的改革。从心理学的角度出发，项目驱动教学，学习中有明确的目标，能全面调动学习的积极性。 “纸上得来终觉浅”，在新工科背景下，光纤通信等工科课程的学习，应尽可能把理论技术和实践结合起来，通过项目实践学习原理和技术，从而培养学生的创新思维和创新能力。为了适应新工科建设要求，我们编写了本书。 考虑到国内工科课程教学的现状，为了增加教材的普适性，本书在传统教学模式的基础上，借用CDIO和“卓越计划”的理念，增加项目实践内容，采用理论基础知识和项目实践并行排列的形式，方便进行教学和项目实践。 （一）本书特色 1．注重新工科工程教育要求，引入项目实践，同时注重技术的系统性和理论高度。本书注重基础知识的学习，同时引入项目实践。项目实践包括：①光纤跳线的测量和使用；②光模块特性及眼图测试；③光模块设计；④光纤熔接；⑤PDH光传输系统设计；⑥DWDM系统仿真设计；⑦EDFA模块设计；⑧相干光通信仿真设计；⑨FTTH网络设计。 2．注重创新思维的培养。本书注重探究型学习、启发式教学，以给学生愉快的学习体验。本书讲解技术的思路是：提出问题→分析研究→解决问题→新问题。一个问题解决了，必然会有新的技术问题出现，学习是一个螺旋式上升的过程。本书设置了多个【讨论与创新】的知识点，通过启发与讨论式学习，培养学生的创新思维。 3．注重新技术的介绍。本书涉及相干光通信技术、100G/400Gb/s高速光模块技术、拉曼光纤放大器技术、全光网（AON）、光传送网（OTN）、下一代光接入网、光子集成电路（PIC）、光波导器件（PLC）、微光电子机械系统（MOEMS）等新技术。 4．引入OptiSystem仿真软件。OptiSystem是一款创新的光纤通信系统模拟软件，可以帮助用户规划、测试和模拟几乎传输层所有的光传输链路。有关OptiSystem的资料，读者可到Optiwave公司官网上下载。 5．引用Lumentum、Viavi、II-VI、华为等公司的产品。本书以Lumentum、Viavi、II-VI、华为、烽火通信、Maxim、Corning等公司的产品为例，把基础知识和新产品、新技术紧密结合起来。 6．体现人文理念。“腹有诗书气自华”，理工科学生也要加强人文修养，本书在细微之处体现人文精神，注重工程与社会教育。 （二）工作机会 学习完光纤通信课程，可以在以下领域工作：光纤光缆生产；光模块研发与生产；无源光器件研发与生产；光纤通信系统SDH/DWDM、PON等产品的研发、生产、销售和运维；光纤通信的科学研究，等等。 （三）学生科学研究 高年级的学生进行科学研究，可选择高速光通信模块设计、多维复用技术、光子芯片、高速相干光通信等题目。 （四）本书使用方法 实行项目驱动教学模式的情境下，教师可指导学生进行项目实践学习。在项目实践过程中，充分发挥学生的积极性，鼓励学生大胆参与实践和创新，培养团队合作精神。 实行传统教学模式的情境下，教师可指导学生在课外进行项目实践。 不具备实验设备做项目实践的情况下，可使用OptiSystem软件做仿真学习。 书中有部分英文词汇，教师可指导学生学习专业英文词汇。 本书配套免费PPT电子课件和相关学习资料。扫描二维码，可免费获得项目实践有关资料。 （五）致谢 春去秋来数余载，这本新工科特色的教材终于编写完成！希望本书的出版，能对新工科的教育和发展尽一份绵薄之力。由于作者水平有限，书中难免有一些疏漏和不足之处，恳请各位读者批评指正。另外，书中引用的极少量图片，无法联系原作者，有任何疑问和建议可直接与作者联系，作者E-mail：1073775590@qq.com。 感谢光纤通信产业界、学术界的朋友，感谢他们的支持和帮助。 感谢各位同事、领导的关心和支持，也感谢家人的支持。展开作者简介
满文庆，广州大学物理与电子工程学院副教授，担任《光学学报》，《中国激光》审稿人，长期从事光纤通信与光纤传感研究，全面了解光通信器件和系统的研发、生产、应用完整产业链。 -
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