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本书系统地介绍了光纤通信的各方面知识。全书共14章，内容涵盖光纤传输原理和传输特性，半导体光源和光检测器的工作原理与工作特性，数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统，光放大器的工作原理和性能，WDM系统原理与器件，光网络与光交换，光纤通信系统的性能测量及管理。与前一版相比， 新增了高级光调制格式、100 Gbps和400 Gbps链路、光纤的非线性效应、光子晶体光纤、高速通信中的前向纠错、光载射频（ROF）及光缆铺设等新内容。
Gerd Keiser 国立台湾科技大学电子工程系科学顾问委员会客座教授。他的教学科研兴趣包括光子器件研发、光传输系统、光纤到驻地网络、智能建筑和智能家庭网络以及生物医学光子学。此外，他还是光子通信联盟的发起人和首席顾问。他曾在Honeywell，GTE和通用动力等公司任职，从事光网络和数字交换技术的开发与应用。他在GTE的技术成就赢得了Leslie Award奖。他还担任过美国东北大学、塔夫茨大学和波士顿大学的兼职教授。Keiser博士是IEEE会士、OSA和SPIE会员、Optical Fiber Technology 杂志副主编、4本研究生教材的作者。
蒲涛，中国人民解放军理工大学通信工程学院光电技术教研中心教授，研究方向：光纤通信，光纤传感，光纤光栅，光码分多址通信，微波光子学。
译 者 序
由于Gerd Keiser 教授的Optical Fiber Communications一书的世界性影响， 2002年我们将本书的第三版翻译成中文， 受到了国内同仁及相关专业学生的欢迎。转瞬间， 十几个年头过去了， 光纤通信领域在这十多年间取得了许多新的进展， 而Gerd Keiser 教授也将本书的第五版奉献给了读者。为方便国内读者学习， 我们又提供了新版的中译本以飨读者。
在作者所写的前言中已详细列出了第四版和第五版新增加的内容。在诸多新内容中我们认为读者需要关注如下热点：
1.关于光子晶体光纤、 少模光纤和多芯光纤的结构及工作原理， 光子晶体光纤有可能为多种光子器件的设计带来革命性的变革， 基于少模/多芯光纤的模分复用技术具有重要的潜在应用价值。
2.与超高速传输相联系的内容， 例如QPSK调制、 相干检测、 前向纠错、 突发模式接收等， 当前已实现的单波长100 Gbps及更高速率的相干传输技术尤其引人关注。
3.非线性效应及其影响， 近年来基于光纤的非线性效应实现光信号处理是极为活跃的前沿研究课题。
4.光载射频（ROF）技术及微波光子学， 这是一个光子学与微波毫米波技术相结合的新兴交叉领域， 极具活力。
5.IP over WDM、 光以太网、 光纤到驻地（FTTP）无源光网络等技术与无线接入技术相结合， 将产生重大影响。
另外， 新增加的有关国际标准、 光缆铺设等内容对于读者， 尤其是从事系统设计和工程建设的工程技术人员也是极有帮助的。
本书第五版主要由蒲涛、 徐俊华、 苏洋翻译， 译者所在教研室的研究生刘颖、 魏志虎、 孙帼丹、 陈寅芳、 刘双、 叶振新、 熊锦添、 孟楠、 陈大雷参与了部分章节的翻译工作， 全书由李玉权审校。在此对于他们所付出的辛勤劳动致以衷心的感谢。
受译者学识水平所限， 加之本书篇幅浩大， 多人参与翻译工作， 译文中出现不妥乃至错误之处在所难免， 热望读者不吝赐教。
译 者
2015.12于南京
前 言
本书的目标
自1983年本书第一版问世以来， 光纤通信历经了令人神往的发展历程。特别值得一提的是,高锟(Charles Kuen Kao)以其超越时代的洞察力,发现可以使用玻璃纤维作为数据传输媒介， 其执着的后继工作带来了低损耗光纤的进一步发展， 这使得他荣获2009年诺贝尔物理学奖。第一根超纯光纤在高锟预言之后的第4年， 即1970年研制成功。这一突破导致与光纤相关的系列技术的发展。最初人们仅关心传输链路技术， 随后很快转移到越来越复杂的网络技术。许多新器件和通信技术加入光纤通信中。其中有的技术获得极大成功， 也有的技术因为实现过于复杂而被淘汰， 还有的技术由于过于超前在经历一段时间的冬眠期后再次出现。基于光纤技术的现代大容量电信网络已成为社会不可分割的一部分。这些先进网络的应用领域从简单的网页浏览到电子邮件交互再到健康诊断、 网格和云计算及复杂的商业交换。由于网络对于日常生活如此重要， 我们越来越期望通信服务能够永远在线并功能合理。要满足这一近乎苛刻的需求， 需要对从器件发展到系统设计安装和网络运行维护的所有技术方面进行仔细的工程化考量。
为了突出上述技术的成就与现状， 本书第五版力求展现基本原理， 以利于理解光纤技术并更广泛地将其应用于现代通信网。本书的系列论述将带领读者系统地领略光纤链路中器件及其相互间影响的根本原理， 讲述复杂光链路和网络的架构与性能特征， 了解网络安装与维护中需要的基本测量技术。通过理解、 掌握这些基本问题， 读者不仅可以从事器件、 通信链路或者设备的设计， 还能够预见未来网络技术的发展方向。
本书的内容
为达到上述目标， 本书第1章给出了光纤通信系统的概述。其内容包括采用光纤的原因和好处， 所使用的频带， 波分复用如何提高光纤的传输容量， 采用的标准和仿真工具。
第2章至第11章描述了光链路中主要元器件的性能特征。这些元器件包括光纤、 光源、 光检测器、 无源光器件、 光放大器， 以及用于多波长网络中的有源光电器件。光纤是光链路中最为重要的器件。第2章和第3章给出了各类光纤的物理结构、 所用材料、 损耗特性、 光传播机理以及信号畸变特性。第3章还介绍了光纤制造方法和几种常用光缆。这两章的新增内容包括有关光子晶体光纤的讨论， 以及它对模式效应和脉冲展宽性能的改善。
第4章论述了光通信中所用光源的结构、 发光原理和使用特性。此外还论述了直接调制和外调制技术、 温度效应、 器件寿命和线路编码方法。在第5章中描述了如何有效地将光源发射光束耦合进光纤， 以及如何将两段光纤以功率损耗最小的方式连接起来。
光接收机的任务是检测到达光信号并将其转换为可被后继电接收机处理的电信号。第6章内容包括光检测器的结构与响应特性。第7章描述了光接收机的原理和功能。这一章中的新内容包括光接收机的简化数学描述、 信号检测的统计概念、 眼图测量方法， 以及用于无源光网络中的突发模式接收机简介。
第8章和第9章分别介绍了数字和模拟链路的设计方法。第8章包括链路功率预算和带宽限制的讨论。新内容包括功率代价、 基本相干检测方案和数字信号差错控制方法。第9章增加了在光纤中传输微波射频模拟信号的概念。射频光传输技术的一个扩展应用是室外和大楼内移动终端的宽带光载射频（ROF）网络。
第10章论述了波分复用（WDM）的原理， 介绍了普通WDM链路的功能， 讨论了不同WDM方案的国际标准。本章的新内容包括有源和无源WDM器件的描述和应用举例， 例如光纤布拉格光栅、 薄膜滤波器、 阵列波导光栅、 衍射光栅和可调光衰减器等。
第11章描述了实现光放大的不同方法。其中有半导体光放大器、 掺杂光纤放大器和新型的拉曼放大器。除了传统掺饵光纤放大器（EDFA）的论述， 还有用于S波段的掺铥光纤放大器（TDFA）和用于L波段的增益移位EDFA的新结构。
第12章至第14章展示了如何将各个元器件组合构成链路和网络， 给出了评估光器件和链路性能的测量方法。第12章的新内容包括光纤中非线性过程的来源与影响。许多非线性效应会导致系统性能劣化， 必须予以控制， 另外一些（如受激拉曼散射效应）则可以加以利用。
第13章扩展了有关长途、 城域、 局域和接入光网络的内容。重点增加了当前已实现的单波长100 Gbps、 不远的未来能够达到400 Gbps和1 Tbps传输的相干链路技术。还增加了光分插复用器和光交叉连接的概念， 波长路由， 光分组交换， 光突发交换， 无源光网络， IP over WDM， 光以太网， 以及减小高速网络传输损伤的技术等。
最后一章（第14章）讨论了性能监测。论题包括国际认可的测量标准， 光纤链路的基本测试仪表， 光纤的建模方法， 通过眼图测量评估链路性能。特别要强调的是对WDM链路的评估。这一章的新内容包括眼图模版、 压力眼图测试、 误码率眼图轮廓等概念； 另一个新内容是光性能监测， 这已成为光通信网络（特别是与误码监测、 网络运行维护和故障管理相关的光通信网络）的基本功能。
本版新增内容
本书第四版和第五版新增内容如下：
● 光纤通信的频谱划分；
● 描述了光子晶体光纤， 一种通过内部微结构增加控制纤维中光的又一个维度的光纤；
● 回顾了光纤光缆在包括室内管线到海底链路等各种环境中的铺设方法；
● 描述了用于与光波相互作用， 以便控制、 管理光信号的特种光纤；
● 讨论了以各种国际标准， 规范不同类别的光纤的参数， 从而保证工业领域的兼容性；
● 举例说明了商用收发器组件的特性与封装；
● 举例说明了商用光纤连接器的特性与封装；
● 讨论了用于无源光网络的突发模式光接收机的特性；
● 扩充了传输链路的功率代价；
● 扩充了工作于100 Gbps或更高速率的单模光纤链路；
● 新增了相干检测， 相对于直接检测方式， 相干检测可以提高谱纯度、 提高抗色散性能；
● 新增了用于超过100 Gbps速率传输链路的数字四相移键控（DQPSK）方法；
● 新增了数字差错检测和纠错方法， 包括采用多项式编码与前向纠错（FEC）技术；
● 新增了用于无线接入网、 室内环境无线服务、 家庭个域网络连接的光载射频技术；
● 扩充了用于波分复用的光子器件内容；
● 新增了拉曼光放大器技术， 扩展了掺饵光纤放大器技术；
● 新增了一章（第12章）， 讲述光纤中的非线性效应的影响；
● 大大扩展了光网络的内容， 包括高速光链路， 光分插复用器， 光交换， WDM网络举例， IP over WDM， 光以太网， 用于光纤到驻地（FTTP）的无源光网络应用；
● 修改了性能测试与监测的相关内容， 包括眼图测试， 光性能监测（OPM）功能， 性能测试功能， 以及包括误码率（BER）、 光信噪比（OSNR）、 Q值、 光调制幅度（OMA）和定时抖动在内的性能测试。
本书的使用
本书第五版提供了有关光纤通信技术的理论和应用的基本材料， 可用于高年级或研究生课程。本书还可用作工作参考书， 为从事光纤通信系统相关器件、 传输设备、 测试仪表设计开发和光缆工厂的应用工程师服务。学习本书， 应具有高年级工科学生的理论基础， 包括电磁场理论、 微积分与微分方程、 光学基础。本书的正文部分也对光学概念、 电磁理论和半导体物理学基础等几方面的主要基础知识进行了简明的回顾。许多涉及进一步知识的章节（如麦克斯韦方程组在圆柱介质波导中的应用）用星号标注， 可以跳过而不失连续性。为了帮助读者学习和设计实践， 本书提供了160个例题和79个训练题， 并收集了267道习题， 帮助检测读者对本书所覆盖和延伸内容的理解。授课教师可通过邮箱te_service@phei.com.cn获得这些习题的解答。
每章的末尾都提供了大量的参考文献作为深入学习所涉及专题的起点。由于光纤通信将多个科学和工程学科领域的研究与开发力量汇聚在一起， 各章所涉内
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