●前言
第1章光通信史
1.1光傳遞信息自古有之
1.1.1周幽王烽火戲諸侯——古老光通信
1.1.2信號燈通信——自古到今使用
1.1.3航標燈通信——船舶導航指引
1.2近代光通信
1.2.1貝爾發明光電話
1.2.2梅曼發明激光器
1.2.3最早的光通信繫統
1.2.4光纖通信鼻祖——高錕
1.2.5光通信發展簡史
1.3光纖通信繫統
1.3.1光纖是怎樣傳光的
1.3.2光纖通信繫統組成
1.3.3光纖通信優點
第2章光通信基礎
2.1光是電磁波
2.1.1光的波動性——麥克斯韋預言存在電磁波
2.1.2赫茲實驗驗證電磁波存在
2.1.3光的粒子性——愛因斯坦的貢獻
2.2均勻介質中的光波
2.2.1電場的波動方程
2.2.2光程差相位差——光干涉及器件基礎
2.3光的傳播特性
2.3.1光的反射、折射和全反射——光纖波導傳光基礎
2.3.2光的衍射——單頻激光器基礎
2.3.3光的偏振——菲涅爾的貢獻
2.3.4光的雙折射——光調制器基礎
第3章光纖通信傳輸介質——光導纖維
3.1光纖結構和類型
3.1.1玻璃絲傳光發展史——全反射應用
3.1.2多模光纖單模光纖——由傳輸模式數量決定
3.1.3階躍光纖漸變光纖——折射率在纖芯分布不同色散也不同
3.1.4相速度群速度——相速度是波前傳輸速度，群速度是相速度的分量
3.1.5光纖制造
3.2光纖傳輸原理
3.2.1全反射和相干——光纖傳輸條件
3.2.2一維光纖波導——直線光線
3.2.3二維光纖波導——螺旋光線
3.2.4光纖模式——麥克斯韋波動方程求解結果
3.3光纖傳輸特性
3.3.1光纖損耗——越純淨損耗越小
3.3.2光纖色散——模式不同、路徑不同、到達終點時間不同導致脈衝展寬
3.3.3光纖傳輸優選比特率——由光纖色散決定
3.4光纖種類
3.4.1G.652標準單模（SSM）光纖
3.4.2G.653色散位移光纖（DSF）光纖
3.4.3G.654截止波長位移光纖（CSF）
3.4.4G.655非零色散位移光纖（NZ-DSF）
3.4.5G.656寬帶非零色散位移光纖（WNZ-DSF）
3.4.6G.657接入網用光纖
3.4.7正負色散光纖和色散補償光纖
3.5光纜結構和類型
3.5.1纜芯
3.5.2護套
3.5.3鎧裝
第4章光干涉無源器件
4.1馬赫-曾德爾（M-Z）器件
4.1.1電光效應——晶體折射率n與施加外電場E有關
4.1.2M-Z電光調制器——基於電光效應和光雙折射效應
4.1.3馬赫-曾德爾濾波器——兩個單色光經不同光程傳輸後的干涉結果
4.1.4光纖水聽器繫統——馬赫-曾德爾干涉儀的應用
4.1.5M-Z波分復用解復用器——光程差應用
4.1.6M-Z電光開關——其輸出由波導光相位差決定
4.2陣列波導光柵（AWG）器件
4.2.1AWG星形耦合器
4.2.2AWG工作原理——多波長光經不同路徑在終點干涉
4.2.3AWG復用解復用器
4.3布拉格（Bragg）光柵器件
4.3.1布拉格光柵——一列平行半反射鏡
4.3.2布拉格光纖光柵濾波器——折射率周期性變化的光柵，反射布拉格共振波長附近的光
4.4介質薄膜干涉器件
4.4.1電介質鏡——折射率交替變化的數層電介質材料
4.4.2介質薄膜光濾波解復用器——利用光干涉選擇波長
第5章法拉第磁光效應器件
5.1法拉第磁光效應
5.1.1法拉第磁光效應——電場和磁場結伴而行
5.1.2法拉第的偉大貢獻
5.2法拉第磁光效應器件
5.2.1互易器件和非互易器件
5.2.2光隔離器——單方向傳輸光器件
5.2.3光環形器——3個端口的光隔離器
第6章光源及光調制
6.1激光器源於光的干涉
6.1.1干涉和諧振普遍存在
6.1.2光的干涉——法布裡-珀羅（F-P）光學諧振器
6.1.3發光機理——電子從高能帶躍遷到低能帶發出光子
6.2半導體激光器
6.2.1LD激光發射條件——粒子數反轉、光學諧振腔
6.2.2激光器起振的閾值條件——腔體閾值增益等於總損耗
6.2.3激光器起振的相位條件——整數倍半波長等於腔長
6.2.4分布反饋（DFB）激光器——增加頻率選擇電介質鏡衍射光柵
6.2.5波長可調激光器——多腔耦合，多方控制
6.3半導體激光器（LD）的特性
6.3.1LD的波長特性
6.3.2LD模式特性——縱模決定頻譜特性，橫模決定空間特性
6.4光調制
6.4.1光調制——讓光攜帶聲音和數字信號
6.4.2優選光調制技術——QPSK調制和QAM調制
第7章光探測及光接收
7.1光探測器
7.1.1光探測機理——吸收光子產生電子
7.1.2響應度、量子效率和響應帶寬
7.1.3PIN光電二極管
7.1.4雪崩光電二極管——雪崩倍增效應使靈敏度提高
7.1.5波導光探測器——高速光纖通信繫統接收器件
7.2數字光接收機
7.2.1光電轉換和前置放大——決定放大器的性能
7.2.2線性放大和數據恢復——眼圖分析繫統性能
7.2.3接收機信噪比（SNR）
7.3接收機誤碼率、Q參數和SNR
7.3.1接收機比特誤碼率（BER）
7.3.2比特誤碼率用Q參數表示
7.3.3Q參數和信噪比（SNR）的關繫——Q的平方等於SNR
7.3.4Q參數和光信噪比（OSNR）的關繫——Q的平方等於OSNR
第8章光放大器
8.1摻鉺光纖放大器（EDFA）
8.1.1摻鉺光纖結構和EDFA的構成
8.1.2EDFA工作原理——泵浦光能量轉移到信號光
8.1.3EDFA的特性
8.1.4EDFA噪聲
8.1.5摻鉺光纖放大器的優點
8.1.6EDFA的應用
8.2光纖拉曼放大器
8.2.1光纖拉曼放大器的工作原理——拉曼散射光頻等於信號光頻
8.2.2光纖拉曼增益和帶寬——信號光與泵浦光頻差不同增益也不同
8.2.3多波長泵浦拉曼放大器——獲得平坦光增益帶寬
8.2.4光纖拉曼放大器等效開關增益和有效噪聲指數
8.2.5光纖拉曼放大技術的應用
8.2.6混合使用拉曼放大和EDFA——獲得平坦的總增益頻譜曲線
8.3半導體光放大器（SOA）
8.3.1半導體光放大器工作原理
8.3.2如何使半導體激光器變為半導體光放大器
第9章光纖通信繫統
9.1光纖通信繫統基礎
9.1.1脈衝編碼——將模擬信號變為數字信號
9.1.2信道編碼——減少誤碼，方便時鐘提取
9.1.3信道復用——擴大信道容量，充分利用光纖帶寬
9.2頻分復用光纖通信繫統
9.2.1頻分復用光纖傳輸繫統
9.2.2光纖電纜混合網絡——典型的FDM光纖通信繫統
9.2.3微波副載波（SCM）光纖傳輸繫統——射頻信號光纖傳輸（RoF）
9.2.4正交頻分復用（OFDM）光纖傳輸繫統——4G、5G移動通信基礎
9.3時分復用光纖通信繫統——SDH光纖通信繫統
9.3.1時分復用工作原理
9.3.2SDH幀結構和傳輸速率
9.3.3復用映射結構
9.4光復用光纖通信繫統
9.4.1波分復用（WDM）光纖通信繫統
9.4.2偏振復用（PM）光纖通信繫統
9.5相干光纖通信繫統
9.5.1相干檢測原理——信號光與本振光混頻產生中頻信號
9.5.2外差異步解調——不需恢復中頻可簡化接收機設計
9.5.3相位分集接收——產生與信號光和本振光相位差無關的輸出信號
9.5.4偏振分集接收——輸出信號與偏振無關
第10章高速光纖通信
10.1前向糾錯——減少誤碼的關鍵技術
10.1.1前向糾錯概述——提高色散繫統性能的優選辦法
10.1.2前向糾錯實現方法——並行處理級聯內外編碼
10.2繫統色散補償和管理
10.2.1繫統色散補償原理——設法消去色散使光信號展寬的相位繫數
10.2.2色散補償方法——負色散光纖補償、電子濾波均衡DSP等
10.2.3繫統色散管理——正負色散光纖交替鋪設
10.3數字信號處理（DSP）
10.3.1DSP在高比特率光纖通信繫統中的作用
10.3.2DSP基礎——電子濾波均衡色散補償
10.3.3數字信號處理（DSP）技術的實現
10.3.4100Gbits繫統數字信號處理器
10.4增益均衡
10.4.1增益均衡的必要性——滿足光纖通信繫統所有信道對BER的要求
10.4.2增益均衡實現方法——預增強和插入增益平坦濾波器
10.4.3無源均衡器——光濾波器均衡
10.4.4有源均衡器——有源濾波
10.5奈奎斯特脈衝整形
10.5.1奈奎斯特脈衝整形概念——使信號頻譜局限在最小頻譜帶寬內
10.5.2奈奎斯特發送機接收機及其繫統
10.6100Gbits超長距離DWDM繫統
10.6.1100Gbits超長距離DWDM繫統關鍵技術
10.6.2100Gbits超長距離DWDM繫統光收發模塊
10.7海底光纜通信
10.7.1海底光纜通信繫統在世界通信網絡中的地位和作用
10.7.2海底光纜通信繫統組成和分類
10.7.3海底光纜通信繫統發展歷程
10.7.4連接中國的海底光纜通信繫統
10.7.5海底光纜繫統供電
10.7.6無中繼海底光纜傳輸繫統
10.8光纖傳輸量子通信
10.8.1量子通信概述
10.8.2量子通信繫統
第11章無源光網絡接入
11.1接入網在網絡建設中的作用及發展趨勢
11.1.1接入網在網絡建設中的作用
11.1.2光接入網技術演進——向寬帶光纖接入過度
11.1.3三網融合——接入網的發展趨勢
11.2PON接入網結構
11.2.1光線路終端（OLT）
11.2.2光（ONU）
11.2.3光分配網絡（ODN）——將OLT光信號廣播分配到多個ONU
11.3無源光網絡技術
11.3.1下行復用技術——時分復用或WDM
11.3.2上行接入技術——TDMA突發模式接入
11.4PON接入繫統
11.4.1EPON繫統
11.4.2GPON繫統
11.4.3WDM-PON繫統
11.4.4WDMTDM混合PON
第12章無線光通信
12.1無線光通信繫統
12.1.1光學天線
12.1.2光發射機
12.1.3光接收機
12.1.4捕獲、瞄準和跟蹤
12.1.5空間分集繫統
12.1.6信道
12.2自由空間光通信（FSO）
12.2.1大氣光通信——傳輸介質為大氣
12.2.2大氣湍流決定的BER、SNR和Q參數
12.2.3星地間光通信
12.2.4衛星間光通信
12.3藍綠光通信——傳輸介質為海水
12.3.1概述
12.3.2激光對潛通信種類
12.3.3藍綠光通信繫統
12.4可見光通信——傳輸介質為空氣
12.4.1白光LED發光原理
12.4.2可見光通信繫統
12.4.3可見光通信上行鏈路
12.4.4可見光通信應用
12.5自由空間傳輸量子通信
附錄
附錄A名詞術語索引
附錄B科學名人及其貢獻
參考文獻

本書為普及光通信技術知識而編寫。本書運用通俗的語言和生動的插圖對光纖通信、大氣光通信、藍綠光通信、可見光通信及量子通信的一些基本概念進行了繫統的闡述，本書無論從內容選取、機理說明、概念解釋，還是從文字敘述、插圖說明和實用程度等方面，都具備自己的特色，適合想初步了解光通信基礎知識的人員閱讀，也可作為大中專院校相關專業的參考書籍，同時對從事光通信繫統和網絡研究教學、規劃設計、管理和維護的有關人員也有一定的參考價值。

原榮 著