目錄
第1章光纖通信基礎
11光纖通信發展史
111光通信發展史
112高速光纖通信繫統進展
113通信網絡的分層結構
114ITU-T 光傳輸網（OTN）進展
12光的基礎
121光的本質——波動性和光子性
122均勻介質中的光——光是電磁波
123相速度和折射率
124群速度和群折射率
13光的傳播特性
131光的反射、折射和全反射——光纖波導傳輸光的基礎
132抗反射膜、電介質鏡和光子晶體
133光的諧振——激光器和濾波器基礎
134光的干涉和衍射——激光器和濾波器基礎
135光的偏振——偏振復用基礎
136光在各向異性晶體中的傳輸——雙折射器件及LiNbO3調制器基礎
137非線性光學效應——FWM、SRS和SBS基礎
138TE、TM和HE
14能帶理論及光吸收理論
141能帶理論——光探測器、激光器及EDFA基礎
142半導體對光的吸收
第2章光纖和光纜
21光纖結構和類型
211多模光纖
212單模光纖
213超低損耗光纖
214光纖制造工藝
215光子晶體光纖
22光纖傳輸原理
221光線理論分析傳輸條件——全反射和相干
222光線理論分析光纖傳輸模式
223導波理論分析光纖傳輸模式
224單模光纖的基本特性
23光纖傳輸特性
231衰減
232色散
233比特率
234帶寬
235光纖非線性光學效應
24單模光纖分類及應用
241改變光纖結構、設計不同光纖
242G652標準單模光纖
243G653色散位移光纖
244G654截止波長位移光纖
245G655非零色散位移光纖
246G656寬帶非零色散位移光纖
247G657接入網用光纖
248正、負色散單模光纖和色散補償光纖
25光纖的選擇
251一般光纖的選擇
252超低損耗光纖的選擇
26光纜
261對光纜的基本要求
262光纜結構和類型
263海底光纜分類及性能
264海底光纜選擇注意事項
第3章光纖通信器件
31光連接器
311連接損耗
312光連接器的結構和特性
313光接頭
314連接方法的比較
32光纖耦合器
321方向耦合器
322熔拉雙錐星形耦合器
33可調諧光濾波器
331法布裡-珀羅（F-P）濾波器
332馬赫-曾德爾（M-Z）干涉濾波器
333布拉格光柵及光柵濾波器
334聲光效應及聲光濾波器
335可調諧光濾波器性能比較
34波分復用/解復用器
341光柵型解復用器
342光干涉型波分復用/解復用器
343介質薄膜型解復用器
35光調制器
351電光效應和電光調制器
352電吸收調制器（EAM）
353DQPSK光調制器
354聲光調制器
36光開關
361微機械光開關
362電光開關
363熱電效應及熱光開關（TOS）
364磁光效應和磁光開關
365聲光開關
37光隔離器和光環形器
371磁光塊狀光隔離器
372磁光波導光隔離器
373光環行器
38陣列波導光柵（AWG）工作原理及器件
381AWG星形耦合器
382AWG工作原理
383AWG復用/解復用器
384AWG濾波器及路由器
39光分插復用器（OADM）
391一般概念
392AWG光分插復用器
393可重構光分插復用器（ROADM）
394波長選擇交換（WSS）ROADM
310波長轉換
3101光電再生型波長轉換
3102半導體光放大器（SOA）非線性介質波長轉換
3103非線性光纖介質四波混頻波長轉換
3104氮化硅波導交叉相位調制（XPM）波長轉換
311雙折射器件——偏振復用相干檢測器件
3111相位延遲和補償器件
3112起偏器和檢偏器
第4章光源及其調制
41概述
42激光器機理
421發光機理
422受激發射條件
423光增益
424激光器起振的閾值條件
425激光器起振的相位條件
43半導體激光器
431異質結半導體激光器
432量子限制激光器
433單縱橫（SLM）激光器
44波長可調激光器
441耦合腔型波長可調激光器
442陣列SOA集成光柵腔體型波長可調激光器
443調諧光柵腔（TGC）PIC型波長可調激光器
45陣列波導光柵光源
451AWG多頻激光器
452AWG用於多波長光源
453AWG用於無色光WDM-PON繫統
454AWG用於光正交頻分復用（O-OFDM）信號產生
46其他激光器
461垂直腔表面發射激光器
462光纖激光器
47半導體激光器的特性
471基本特性
472模式特性
473調制響應
474相對強度噪聲
48先進的光調制技術
481光調制技術原理
482光調制技術分類
483差分相移鍵控（DPSK）
484差分正交相移鍵控（DQPSK）
485數/模轉換器（DAC）正交幅度調制（QAM）
486光數/模轉換器（ODAC）正交幅度調制（QAM）
487香農限制和光調制技術比較
第5章光探測及接收
51光探測原理
52光探測器
521PIN光敏二極管
522雪崩光敏二極管
523響應帶寬
524新型APD結構
525金屬-半導體-金屬光探測器（MSM-PD）
526單行載流子光探測器（UTC-PD）
527波導光探測器（WG-PD）
53數字光接收機
531光電轉換和前置放大器
532線性放大器
533數據恢復電路
54光接收機信噪比（SNR）
541噪聲機理
542PIN光接收機SNR
543APD光接收機SNR
544光信噪比（OSNR）和信噪比（SNR）的關繫
55比特誤碼率、Q參數和SNR
551比特誤碼率和Q參數
552比特誤碼率和Q參數、SNR的關繫
553光探測器的量子限制
56光功率代價
561光發送機消光比不為零引入的光功率代價
562激光器強度噪聲引入的光功率代價
563定時抖動引起的光功率代價
57光接收機
571光接收機性能
572單行載流子（UTC）光接收機
573AWG多信道光接收機
574107Gbit/s 光接收機繫統
575單片集成相干接收芯片
第6章光放大器
61光放大器基礎
611增益頻譜和帶寬
612增益飽和
613光放大器噪聲
614光放大器應用
62半導體光放大器
621半導體光放大器設計
622半導體光放大器特性
623半導體光放大器應用
63光纖拉曼放大器
631光纖拉曼放大器工作原理
632拉曼增益
633光纖拉曼放大器放大倍數和增益飽和
634光纖拉曼放大器多波長泵浦增益帶寬
635光纖拉曼放大器等效開關增益和有效噪聲指數
636短波長信號光功率向長波長信號光轉移
637光纖拉曼放大器對繫統性能的影響
638光纖拉曼放大器應用
64摻鉺光纖放大器
641摻鉺光纖和EDFA的構成
642EDFA工作原理及特性
643EDFA應用
644L波段EDFA及C L波段EDFA
65光放大器在繫統中的應用
651光放大器級聯
652混合使用光纖拉曼放大器和EDFA
第7章光纖通信繫統
71調制編碼和復用
711光調制——改變載波幅度、頻率或相位
712脈衝編碼——將模擬信號變為數字信號
713信道復用——擴大信道容量，充分利用光纖帶寬
72電復用光纖傳輸繫統
721電頻分復用光纖傳輸繫統
722微波副載波復用光纖傳輸繫統
723典型的FDM光纖通信繫統——光纖/電纜混合（HFC）網絡
724電時分復用及其典型應用——SDH光纖傳輸繫統
73正交頻分復用光纖傳輸繫統
731正交頻分復用（OFDM）的基本原理
732傅裡葉變換實現OFDM調制和解調
733光正交頻分復用（O-OFDM）的基本原理
734強度調制/直接檢測OFDM光纖傳輸繫統
735偏振復用/相干檢測OFDM光纖傳輸繫統
736無傅裡葉變換全光OFDM繫統
737OFDM信號光纖傳輸用於4G/5G移動通信
738OFDM信號光纖傳輸用於高速鐵路無線繫統
739OFDM光纖傳輸繫統優點及應用
74光復用光纖傳輸繫統
741波分復用（WDM）光纖傳輸繫統
742偏振復用（PM）光纖傳輸繫統
75相干光波通信繫統
751相干檢測——零差檢測、外差檢測
752相干檢測信噪比（SNR）
753相干解調方式——外差同步解調、外差異步（延遲）解調
754相干繫統光調制
755相位噪聲和相位分集接收
756強度噪聲和平衡混頻接收
757極化分集接收
第8章高速光纖通信
81前向糾錯
811前向糾錯技術概述
812ITU-T 前向糾錯標準和實現方法
82數字信號處理（DSP）
821DSP在高比特率光纖通信繫統中的作用
822數字信號處理（DSP）技術的實現
823100Gbit/s繫統數字信號處理器
824400Gbit/s繫統數字信號處理器
83增益均衡
831增益均衡概述
832無源均衡器
833有源斜率均衡器
84奈奎斯特脈衝整形及其繫統
841奈奎斯特脈衝整形概念
842奈奎斯特光發送機/光接收機及其繫統
85100Gbit/s超長距離DWDM繫統
851100Gbit/s超長距離DWDM繫統關鍵技術
852100Gbit/s超長距離DWDM繫統傳輸實驗
853100Gbit/s超長距離DWDM繫統光收發模塊

前言
《光纖通信》自2002年出版以來，在2006年和2010年分別進行了兩次再版，雖然每次重印時，根據當時光纖通信技術的進展情況，作者都進行了部分修訂，但都很有限。
2010年以來，隨著光纖通信新技術，如偏振復用/相干檢測技術、光調制技術、大芯徑低損耗光纖傳輸技術、光纖分布式拉曼放大技術、數字信號處理技術、色散補償技術、超強前向糾錯（SFEC）技術、傳輸信號頻譜整形技術，以及平面集成波導（PLC）等技術的不斷進步，光纖通信繫統信道傳輸速率也在不斷提高，從10 Gbit/s、40 Gbit/s已提高到100 Gbit/s 及以上，繫統容量和頻譜效率也大幅度提高。這種基於WDM EDFA/Raman 偏振復用/相干檢測技術的光纖通信繫統，稱為第4代光纖通信繫統。當前，電信運營商和設備廠商正在積極推動400Gbit/s光纖通信繫統的試驗和部署，相關標準化工作也取得了階段性進展。400Gbit/s WDM傳輸技術必將成為下一代高速光傳輸繫統的發展方向。
此次再版增加了高速光纖通信和海底光纜通信兩章，並對第3版中的各章內容進行了增刪、歸納、整理和擴充，具體如下：
第1章，光纖通信概述，修改為光纖通信基礎，刪除光纖通信優點、光傳輸網關鍵技術、古斯-漢森相移和分光鏡、平板介質波導4節，更新、擴充光纖通信發展史，增加ITU-T光傳輸網（OTN）進展的內容，將光與介質的相互作用修改為光的傳播特性，並對部分內容進行了更新和擴充，增加光探測器、激光器、EDFA的理論基礎——能帶理論及光吸收理論的內容。
第2章，光纖和光纜，刪除光纖傳輸特性測量1節，增加超低損耗光纖和光子晶體光纖2節，將光纖傳輸原理歸納整理為光線理論分析傳輸條件——全反射和相干、光線理論分析光纖傳輸模式和導波理論分析光纖傳輸模式3節，增加改變光纖結構、設計不同光纖，海底光纜分類及性能，海底光纜選擇注意事項3節。
第3章，光纖通信器件，刪除稜鏡復用/解復用器1節，增加方向耦合器1節，將陣列波導光柵（AWG）工作原理及復用、濾波器件歸納彙總成1節，增加聲光效應及聲光濾波器、聲光調制器、聲光開關3節，增加非互易相移型波導光隔離器和非互易相移微環磁光型波導光隔離器的內容，增加非線性光纖介質四波混頻波長轉換、氮化硅波導交叉相位調制（XPM）波長轉換2節，擴充電光效應和電光調制器、起偏器和檢偏器2節。
第4章，光源及其調制，增加陣列波導光柵光源和先進的光調制技術2節，增加光纖激光器1節。
第5章，光探測及接收，增加π/2光混頻平衡WG-PIN相干PIC接收芯片的內容。
第6章，光放大器，增加光纖拉曼放大器等效開關增益和有效噪聲指數1節，並對光纖拉曼放大器1節的內容進行了整理和重新編排；增加L波段EDFA及C L波段EDFA、混合使用光纖拉曼放大器和EDFA 2節。
第7章，光纖通信繫統，將71節和72節合並為調制編碼和復用1節，刪除前景不明的光時分復用、光碼分復用和光孤子通信繫統，增加已實用化的高速繫統關鍵技術——偏振復用，在電復用光纖傳輸繫統中，增加典型的FDM光纖通信繫統——光纖/電纜混合（HFC）網絡1節，增加正交頻分復用（OFDM）光纖傳輸繫統1節，包括基本原理、傅裡葉變換OFDM/無傅裡葉變換全光OFDM、IM/DD-OFDM和PM-OFDM光纖傳輸繫統，增加了OFDM信號光纖傳輸用於4G/5G移動通信、高速鐵路無線繫統等內容。
第8章，高速光纖通信，這是新增加的一章，其中81節前向糾錯，是在原有內容基礎上，根據標準編寫而成的；87節繫統色散補償和管理在原第9章的基礎上，歸納、整理、刪減並增加了實用化的光纖色散管理技術；其餘內容，如數字信號處理（DSP）、增益均衡、奈奎斯特脈衝整形及其繫統、100 Gbit/s超長距離DWDM繫統、400 Gbit/s光纖傳輸繫統及射頻信號光纖傳輸（RoF）均為新增內容。
第9章，海底光纜通信，這是新增加的一章。
第10章，光纖通信繫統設計，在原第8章基礎上，經增刪、歸納、整理、擴充而成，增加設計概述、光纖通信繫統Q參數和OSNR、Q參數和OSNR預算；在光纖通信繫統光功率預算中，新增無中繼放大繫統光功率預算和相干檢測海底光纜繫統光功率預算；刪除帶寬設計和單信道光纖通信繫統設計2節；新增有中繼/無中繼繫統技術設計考慮、光中繼間距設計；彙總、歸納整理光功率代價因素；增加G6941 DWDM信道中心頻率和靈活頻柵建議；擴充網絡管理內容。 
《光纖通信》第4版增加了許多新的內容，為不使成書過厚，在保持書稿內容繫統性、體繫嚴謹性不變的情況下，刪除了部分內容，歸納整理了公式較多、敘述偏繁的內容，隻給出了結論性結果。
本書繫統性強、概念清楚、理論體繫嚴謹，例如，第1章介紹了光波上給定時間被一定距離分開的兩點間的相位差概念，並給出了相位差公式，即式（128），這一概念貫穿全書相關章節，如光干涉和衍射、馬赫-曾德爾干涉濾波器、復用/解復用器和調制器、陣列波導光柵（AWG）器件，以及電光效應、熱光效應光調制器和光開關等，它們的工作原理均用到這一相位差概念，並使用式（128）。
本書附錄A給出名詞術語索引，方便感興趣的讀者查找。
與以前的版本不同，第4版參考文獻序號已與正文中列出的參考文獻序號相對應，方便想進一步深入學習的讀者查找。
本書在編寫過程中，參考引用了OFC等國外的科技文獻、英文著作、ITU-T標準文檔、OIF技術標準規範，在此特向有關作者表示衷心的感謝！
因作者水平所限，書中可能會有錯誤之處，敬請讀者指出。

原榮  2020年11月20日