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吴凤修 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115193322

商品编码：29862150703

包装：平装

出版时间：2009-04-01

基本信息

书名：光纤通信

定价：21.00元

作者：吴凤修

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2009-04-01

ISBN：9787115193322

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

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针对性强，用通俗语言阐述光纤通信基本原理，技能性强，理论与实训结合具有指导实际作用，知识点新，用****描绘光纤通信未来发展。
本书以光纤通信系统为主线，力求通俗易懂、循序渐进，它的突出特点在于对实际维护具有较强的指导作用，重在实训技能的训练。书中详细介绍了光纤通信系统的组成、光器件、端机设备及新技术，以及这些技术在当前及今后实际通信系统中的应用以及技能上的训练要求。

内容提要

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本书根据高职教育的特点并结合职业技能鉴定的要求编写，力求通俗易懂、深入浅出、循序渐进。本书的突出特点在于对实际维护工作具有很强的指导作用，重在实训技能的训练。
本书共7章，内容包括光纤通信概述、光纤和光缆、通信用光器件、光端机、光纤通信系统设计及目前光纤通信涉及的新技术，后介绍了光纤通信实训方面应掌握的相关知识。
本书既可作为高职院校通信类专业的教材，也可作为各类通信培训班的培训教材，还可作为参加技能鉴定的参考用书。

目录

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章 光纤通信概述
1.1 光纤通信的发展现状
1.1.1 光纤通信发展的里程碑
1.1.2 光纤通信发展的实质性突破
1.1.3 光纤通信爆炸性的发展
1.2 光纤通信的光波波谱
1.3 光纤通信系统的基本组成与分类
1.3.1 光纤通信系统的基本组成
1.3.2 光纤通信系统的分类
1.4 光纤通信的特点与应用
1.4.1 光纤通信的特点
1.4.2 光纤通信的应用
1.5 光纤通信的发展趋势
本章小结
思考题与练习题
第2章 光纤和光缆
2.1 光纤的结构和类型
2.1.1 光纤的结构
2.1.2 光纤的分类
2.2 光纤的导光原理
2.3 光纤的特性
2.3.1 光纤的几何特性
2.3.2 光纤的光学特性
2.3.3 光纤的传输特性
2.4 光缆的结构和种类
2.4.1 光缆的结构
2.4.2 光缆的种类
2.4.3 光缆的型号和规格
本章小结
思考题与练习题
第3章 通信用光器件
3.1 光源
3.1.1 激光器的工作原理
3.1.2 半导体激光器（LD）
3.1.3 发光二极管（LED）
3.1.4 半导体光源的应用
3.2 光电检测器
3.2.1 光电检测器的工作原理
3.2.2 PIN光电二极管
3.2.3 雪崩光电二极管（APD）
3.2.4 光电检测器的特性
3.3 无源光器件
3.3.1 光纤连接器
3.3.2 光衰减器
3.3.3 光分路耦合器
3.3.4 光隔离器与光环行器
3.3.5 波长转换器
3.3.6 光开关
3.3.7 光滤波器
3.3.8 光纤光栅
本章小结
思考题与练习题
第4章 光端机
4.1 光发送机
4.1.1 光发送机的基本组成
4.1.2 光源的调制
4.1.3 调制电路及自动功率控制
4.1.4 温度特性及自动温度控制
4.2 光接收机
4.2.1 光接收机的基本组成
4.2.2 光接收机的噪声特性
4.2.3 光接收机的主要指标
4.3 光中继器
4.3.1 光电中继器
4.3.2 全光中继器
4.4 光线路编码
4.5 格林威8M光端机设备介绍
本章小结
思考题与练习题
第5章 光纤通信系统设计
5.1 损耗受限系统设计
5.2 色散受限系统设计
5.3 应用举例
本章小结
思考题与练习题
第6章 光纤通信的新技术
6.1 密集波分复用技术
6.1.1 密集波分复用概述
6.1.2 DWDM系统结构
6.2 光接入技术
6.2.1 光接入网的基本概念
6.2.2 无源光网络（PON）的应用类型与组网
6.2.3 PON的业务支持能力
6.2.4 数字环路载波
6.2.5 混合光纤同轴网
6.2.6 固定无线接入
6.3 以太无源光网络
6.3.1 以太无源光网络概述
6.3.2 以太无源光网络技术的应用
6.4 相干光通信技术
6.5 光孤子通信技术
6.6 全光通信网
本章小结
思考题与练习题
第7章 光纤通信实训
7.1 2M塞绳的制作
7.2 用背向散射法测量光纤的衰减和光纤的长度
7.3 光纤通信设备的参观与认识
7.4 光端机电性能参数测试
7.5 光端机平均发送光功率和消光比的测试
7.6 光端机接收灵敏度和动态范围的测试
7.7 光纤通信系统误码性能的测试
7.8 光纤通信系统抖动性能的测试
本章小结
思考题与练习题
附录缩略词表

作者介绍

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文摘

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序言

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《光纤通信》 一、 历史的沉淀与未来的展望 作为信息时代的关键技术，光纤通信的发展历程，是一部人类对速度与效率不懈追求的壮丽史诗。从最初依赖铜线传导电信号的局限，到如今以光脉冲为信使，信息以近乎光速穿梭于全球的辉煌，光纤通信不仅改变了我们获取信息的方式，更深刻地塑造了社会、经济乃至文化的面貌。 回溯历史的长河，早期通信依赖的是电信号，其传输距离受限于信号衰减和电磁干扰，这在很大程度上制约了信息的传播速度和范围。每一次通信技术的革新，都是对这些瓶颈的突破。20世纪60年代，激光器的诞生为光纤通信的梦想奠定了基础。然而，如何有效地将光信号稳定地传输出去，却成了一道巨大的难题。玻璃纤维的损耗率极高，光信号在其中很快就会消失得无影无踪。 转折点出现在70年代，科学家们研发出了低损耗光纤，将损耗率从每公里数百个分贝大幅降低到每公里不到1分贝，这如同在黑暗中点亮了一盏明灯，预示着光纤通信时代的到来。随后的几十年，技术的进步如滚滚长江，一浪高过一浪。从单模光纤到多模光纤，从传统的直调直解（IM/DD）系统到相干光通信，再到如今蓬勃发展的波分复用（WDM）技术，光纤通信的传输容量和速率实现了指数级的增长。 如今，光纤通信已经渗透到我们生活的方方面面。它构成了互联网的骨干网络，支撑着全球范围内的信息流动；它在电信运营商网络中扮演着核心角色，为我们提供高速稳定的语音和数据服务；它也广泛应用于工业自动化、医疗诊断、科学研究等领域，成为现代社会不可或缺的基础设施。 展望未来，光纤通信的发展依然势头强劲。随着5G、6G甚至更先进的通信技术的演进，以及物联网、人工智能、大数据等应用的爆发式增长，对通信带宽和传输速率的需求将持续攀升。下一代光网络将朝着更高容量、更灵活、更智能的方向发展，例如，空分复用（SDM）技术有望进一步打破光纤容量的限制；光学相控阵列（Optical Phased Array）等新技术将带来更高效的光信号调制和解调能力；人工智能将深度融合到光网络的设计、管理和优化中，实现网络的自主运行和智能决策。此外，量子通信作为一种全新的通信范式，也正与光纤通信技术相互融合，为未来的信息安全和高性能计算提供新的可能性。 二、 光纤通信的核心要素：物理原理与技术架构 光纤通信的本质，在于利用光作为信息载体，通过光纤作为传输介质，实现信息的远距离、高速传输。理解这一过程，需要深入探究其背后的物理原理和技术架构。 1. 传输介质：光纤的奥秘 光纤，作为光信号的“高速公路”，其结构精巧而功能强大。它主要由纤芯（Core）、包层（Cladding）和涂覆层（Coating）组成。纤芯是光信号传输的主要通道，通常由高纯度的二氧化硅制成，并掺杂有其他物质以改变其折射率。包层环绕着纤芯，其折射率低于纤芯，这一折射率差是实现光信号全内反射的关键。当光信号以一定的角度进入纤芯时，会在纤芯与包层的界面发生全内反射，从而沿着光纤的路径不断向前传播，极大地减少了光信号的损耗。 根据纤芯的直径和传输模式的不同，光纤可分为多模光纤（Multimode Fiber, MMF）和单模光纤（Single Mode Fiber, SMF）。多模光纤的纤芯直径较大，允许光信号以多种模式传播，但由于不同模式的传播速度不同，会产生模式色散，限制了传输距离和速率。单模光纤的纤芯直径极小，通常只有几个微米，仅允许光信号以单一模式传播，有效抑制了模式色散，能够实现超长距离、超高速率的传输，是现代光纤通信网络的主流选择。 2. 光源与探测：信息的“编码”与“解码” 要实现光信号的传输，必不可少的是可靠的光源。目前，光纤通信系统主要采用两种光源：激光器（Laser Diode, LD）和发光二极管（Light Emitting Diode, LED）。激光器具有单色性好、方向性强、相干性高等优点，输出的光束能量集中，适用于高速、长距离传输。发光二极管结构简单、成本低廉，但其光输出功率较低，光束发散角较大，多用于短距离、低速率的通信。 当光信号传输到接收端后，需要通过光探测器将其重新转换为电信号，以便进行后续的处理和分析。常用的光探测器包括光电二极管（Photodiode, PD）、雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD）和光电倍增管（Photomultiplier Tube, PMT）等。这些探测器能够高效地将接收到的光信号转化为可用的电信号，完成信息的“解码”过程。 3. 传输系统架构：从端到端的高效连接 一个完整的光纤通信系统，是一个复杂而精密的工程。其核心组成部分包括： 发送端设备： 负责将原始的电信号转换为光信号。这通常包括数据编码、调制以及驱动光源发光等过程。 光纤传输链路： 由光纤电缆、光连接器、光分路器等组成，负责承载光信号的传输。 中继设备： 对于长距离传输，光信号会发生衰减，需要通过光放大器（Optical Amplifier）进行信号的再生和放大，以保证信号的完整性。EDFA（掺铒光纤放大器）是目前应用最广泛的光放大器之一。 接收端设备： 负责将接收到的光信号转换为电信号，并进行后续的解调、解码和数据处理。 监控与管理系统： 用于实时监测光网络的运行状态，及时发现和处理故障，确保网络的稳定可靠运行。 三、 光纤通信技术的演进与发展趋势 光纤通信技术的发展从未停止，每一次的技术突破都为人类社会带来了巨大的进步。 1. 速率与容量的飞跃 最初的光纤通信系统速率仅为几十兆比特每秒，而如今，单个波长上的传输速率已达到Tb/s级别。波分复用（WDM）技术的出现，是容量提升的关键。通过在同一根光纤中传输不同波长的光信号，极大地提高了光纤的传输容量。密集波分复用（DWDM）技术更是将波长间隔进一步缩小，在一个光纤中可以容纳上百个甚至上千个独立的通信通道，使得光纤的传输容量呈指数级增长。 2. 传输效率的优化 除了容量的提升，传输效率的优化也是重要的发展方向。相干光通信技术通过利用光波的振幅、相位和偏振等信息进行调制，显著提高了频谱效率和传输距离。这种技术使得单个波长能够承载更多的数据，并能有效抵御传输过程中的损伤，对于构建超高速、超长距离的光网络至关重要。 3. 网络智能化与灵活性 随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的兴起，对通信网络提出了更高的要求。未来的光纤通信网络将更加智能化和灵活。软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等技术正在逐步引入光网络，使得网络的管理和配置更加灵活，能够根据业务需求动态地调整网络资源。人工智能算法的应用，将使得光网络具备预测性维护、自愈合和智能流量调度等能力，进一步提升网络的可靠性和效率。 4. 新型光纤与器件的探索 为了满足未来更高带宽和更低损耗的需求，新型光纤和光器件的研发也在如火如荼地进行。例如，空分复用（SDM）光纤通过在光纤中设置多个独立的纤芯或利用光场的多模特性，实现空间维度的复用，有望将光纤的容量提升一个数量级。此外，更高性能的光源、探测器、调制器和光交换器等器件的出现，将为下一代光通信技术的发展提供有力支撑。 5. 与其他技术的融合 光纤通信并非孤立的技术，它与其他前沿技术正在深度融合。例如，光子集成技术（Photonic Integrated Circuits, PICs）将多个光器件集成到同一块芯片上，有望大幅降低光通信设备的体积、功耗和成本。量子通信技术，以其在信息安全和计算能力上的独特优势，正与光纤通信技术相结合，探索构建更安全的通信网络和实现量子计算的远距离连接。 四、 光纤通信的广泛应用领域 光纤通信凭借其卓越的性能，已经渗透到我们社会生活的方方面面，并在多个领域展现出其不可替代的价值。 电信与互联网骨干网： 这是光纤通信最核心的应用领域。全球互联网的互联互通、城市与城市之间、国家与国家之间的信息传输，都高度依赖于由光纤构成的庞大骨干网络。它承载着我们浏览网页、观看视频、进行在线交流等几乎所有的网络活动。 移动通信（4G/5G/6G）： 尽管我们手机使用的无线信号，但这些信号最终需要通过光纤网络回传到基站，并连接到更广阔的网络。5G及未来通信技术对带宽和时延的更高要求，更是极大地推动了光纤网络的建设和升级，催生了“光进铜退”的趋势。 数据中心互联（DCI）： 随着云计算和大数据应用的爆炸式增长，数据中心之间的连接需求日益剧增。高速、低延迟的光纤连接是确保数据中心之间高效信息交换的关键。 企业网络： 大中型企业内部网络，如局域网（LAN）和城域网（MAN），越来越多地采用光纤进行连接，以提供更高的带宽和更可靠的通信。 军事通信： 光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、保密性好等优点，在军事通信领域具有重要的应用价值，例如为军事基地、雷达系统等提供高速通信链路。 工业自动化与控制： 在工业现场，光纤通信能够可靠地传输控制信号和数据，即使在恶劣的电磁环境下也能稳定运行，这对于提高生产效率和自动化水平至关重要。 医疗健康： 远程医疗、高清医学影像传输、医疗设备间的通信等，都需要高速、可靠的光纤连接。 科学研究： 在高能物理、天文学、基因测序等前沿科学研究领域，都需要传输海量的数据，光纤通信为这些研究提供了强大的数据传输支持。 消费电子与智能家居： 尽管目前在家用领域尚未普及，但随着4K/8K视频、VR/AR等应用的普及，未来家庭内部的高速网络连接也将可能更多地采用光纤技术。 结论： 光纤通信，作为现代通信技术的基石，其发展历程是人类智慧的结晶，其技术演进速度更是令人惊叹。从最初的物理原理探索，到如今构建起覆盖全球的庞大网络，光纤通信已经深刻地改变了我们的世界。展望未来，它将继续作为信息高速公路的核心，不断突破速度、容量和智能化的界限，为人类社会的可持续发展提供坚实的通信保障，并与其他前沿技术深度融合，共同塑造更加美好的数字未来。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《光纤通信》这本书是一次非常令人满足的阅读体验。它不仅为我打开了一扇通往光纤通信世界的大门，更让我领略到了科技进步的魅力和人类智慧的伟大。书中所涵盖的知识点非常丰富，从基础原理到前沿技术，都有涉猎，而且讲解方式由浅入深，非常适合不同层次的读者。我尤其推荐那些对信息技术、通信技术感兴趣的朋友们阅读这本书，相信你们也会像我一样，从中获得宝贵的知识和深刻的启发。它让我对我们身处的信息时代有了更深层次的理解，也更加期待未来科技的发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书最令我印象深刻的，是它在讲解光信号的产生和探测原理时，那种严谨而又不失趣味的叙述方式。作者没有回避那些技术性的细节，比如半导体激光器的工作原理，或是光电二极管的响应机制，但它通过大量的插图和图表，将这些复杂的物理过程可视化，让我能够直观地理解。我尤其惊叹于书中对光纤耦合效率的阐述，它就像是在描述如何精准地将一束光线“射进”一个狭窄的通道，并且要尽量让更多的光线“进入”，这就需要对角度、位置、甚至波长都有极其精密的控制。这种对细节的关注，让我看到了作者对技术精益求精的态度，也让我对光纤通信的精密性有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，虽然是技术类书籍，但却没有丝毫的刻板和枯燥。作者似乎是一位非常善于与人交流的老师，他会在讲解过程中穿插一些历史轶事或者有趣的小故事，让原本可能显得沉闷的理论知识变得生动有趣。我记得在介绍光纤的制造过程时，书中描述了如何将高纯度的石英砂经过复杂的工艺提炼成纤细的光纤，这个过程仿佛是在描述一场精密的炼金术。这种将科学的严谨与人文的关怀结合在一起的叙述方式，让阅读过程变得非常愉悦，也让我对那些创造出如此神奇材料的科学家们充满了敬意。

评分☆☆☆☆☆

读完《光纤通信》，我最大的感受就是，这项技术离我们的生活并不遥远，它无处不在，默默地支撑着我们现代社会的高效运转。书中对光纤在互联网、电信、甚至医疗领域的应用进行了广泛的介绍，让我看到了光纤通信的巨大能量。我尤其对书中关于光纤传感器应用的章节印象深刻，它描述了如何利用光纤来测量温度、压力、应变等物理量，并且可以达到极高的精度，这让我对光纤技术的多样性和强大功能感到惊叹。它不再仅仅是传输信息的管道，而是成为了一个能够感知世界、与世界交互的“触角”。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，《光纤通信》这本书，在某些章节，尤其是关于光信号的调制解调技术部分，确实需要读者具备一定的基础知识。但是，作者也在这方面做得非常出色，他并没有简单地假设读者是专业人士，而是在引入新的概念时，会适当地回顾相关的背景知识，或者提供一些参考资料。我特别欣赏的是，书中在解释一些关键的调制方式时，不仅仅是罗列公式，而是会详细阐述每种调制方式的设计思路、优缺点以及在实际应用中的考量。这种“授之以渔”的教学方式，让我即使遇到一些稍显晦涩的内容，也能凭借已有的知识和书中提供的引导，慢慢消化和理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个亮点在于它对光纤通信系统的整体架构进行了清晰的梳理。从光源、传输介质到接收端，每个环节都进行了详细的阐述，并且解释了它们之间的相互关系和配合原理。我仿佛看到了一个庞大而精密的工程，每一个部件都发挥着至关重要的作用，共同协作，最终实现了信息的高效传输。书中对不同类型的光放大器的介绍，比如铒掺杂光纤放大器（EDFA），更是让我对光信号的“续航”能力有了全新的认识，了解到即使信号衰减，也能够通过放大器得到“复活”，继续前行。

评分☆☆☆☆☆

《光纤通信》在处理一些复杂的数学模型和物理原理时，展现出了极高的专业水准。作者在给出公式的同时，也会详细地解释每个变量的物理意义，以及公式所代表的实际含义。我尤其喜欢书中关于光纤色散的讨论，它非常详细地阐述了不同类型的色散是如何影响光信号的传输质量，以及如何通过各种技术手段来补偿这些色散。读到这里，我才真正理解了为什么长距离的光信号传输需要如此复杂的补偿机制，这背后是无数次实验和理论推导的结果，是人类智慧的结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本《光纤通信》真是让我眼前一亮，虽然我并不是一个科班出身的技术人员，但阅读过程中，我却能感受到作者强大的叙事能力和对知识的深刻理解。书中的内容，并非那种枯燥乏味的公式堆砌，而是通过生动的比喻和深入浅出的讲解，将原本复杂的原理阐释得一清二楚。举个例子，书中在介绍光纤的传输损耗时，并没有直接抛出各种衰减系数，而是用了一个非常贴切的类比，想象着光信号就像是在一条长长的隧道里前进的探险家，隧道壁的粗糙、空气中的尘埃都会影响探险家的前进速度和清晰度，而这些“阻碍”正是光信号在光纤中遇到的各种损耗。这种将抽象概念具象化的手法，极大地降低了我的阅读门槛，让我这个门外汉也能循序渐进地理解光纤通信的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，《光纤通信》这本书的编排逻辑非常清晰，每个章节之间都有着紧密的联系，仿佛一条精心编织的丝带，将读者一步步引向更深层次的理解。我尤其喜欢它在探讨不同光纤类型时所采用的方法。它不是简单地列举出各种光纤的名称和参数，而是从历史发展的角度，回顾了多模光纤到单模光纤的演进过程，详细解释了每一种类型光纤的优势和局限性，以及它们在不同应用场景下的适用性。读到这里，我才恍然大悟，原来这些看似冰冷的技术名词背后，蕴含着无数工程师和科学家的智慧与汗水。书中对每一项技术革新所带来的影响也进行了深入剖析，让我能够更全面地认识到光纤通信技术是如何一步步改变我们的世界，从最初的电话通信到如今高速的网络互联，其背后都有着光纤通信的身影。

评分☆☆☆☆☆

《光纤通信》这本书带给我的，不仅仅是知识的增长，更是一种对技术魅力的感悟。我被书中描绘的那些为了实现更高效、更远距离通信而不断探索的历程所深深吸引。比如，在介绍波分复用技术时，作者将其比作是在一条高速公路上同时运行多辆不同颜色的汽车，每辆车都沿着自己的“颜色”（波长）行驶，互不干扰，从而极大地提高了道路的通行能力。这种生动的比喻，让我瞬间就理解了这个看似复杂的技术。而且，书中对未来光纤通信技术的发展趋势也进行了展望，这让我对接下来的科技进步充满了期待，也让我更加好奇，光纤通信还能给我们带来怎样的惊喜。