光纖通信（第五版）
譯 者 序由于Gerd Keiser 教授的Optical Fiber Communications一書的世界性影響， 2002年我們將本書的第三版翻譯成中文， 受到了國內同仁及相關專業學生的歡迎。轉瞬間， 十幾個年頭過去了， 光纖通信領域在這十多...
本書系統地介紹了光纖通信的各方面知識。全書共14章，內容涵蓋光纖傳輸原理和傳輸特性，半導體光源和光檢測器的工作原理與工作特性，數字光纖通信系統和模擬光纖通信系統，光放大器的工作原理和性能，WDM系統原理與器件，光網絡與光交換，光纖通信系統的性能測量及管理。與前一版相比， 新增了高級光調制格式、100 Gbps和400 Gbps鏈路、光纖的非線性效應、光子晶體光纖、高速通信中的前向糾錯、光載射頻(ROF)及光纜鋪設等新內容。
Gerd Keiser 國立臺灣科技大學電子工程系科學顧問委員會客座教授。他的教學科研興趣包括光子器件研發、光傳輸系統、光纖到駐地網絡、智能建筑和智能家庭網絡以及生物醫學光子學。此外，他還是光子通信聯盟的發起人和首席顧問。他曾在Honeywell，GTE和通用動力等公司任職，從事光網絡和數字交換技術的開發與應用。他在GTE的技術成就贏得了Leslie Award獎。他還擔任過美國東北大學、塔夫茨大學和波士頓大學的兼職教授。Keiser博士是IEEE會士、OSA和SPIE會員、Optical Fiber Technology 雜志副主編、4本研究生教材的作者。
目 錄第1章 光纖通信概述1.1 光通信的發展動力 1.1.1 光網絡的發展歷程 1.1.2 光纖的優點1.2 光頻譜帶 1.2.1 電磁能量 1.2.2 工作窗口和光頻帶1.3 分貝單位1.4 網絡信息速率 1.4.1 電信信號復用 1.4.2 SONET/SDH復用體系1.5 光信道復用 1.5.1 WDM概述 1.5.2 偏振復用 1.5.3 模分復用 1.5.4 多芯光纖1.6 光纖通信系統的關鍵組件1.7 光通信網絡的演進1.8 光纖通信標準1.9 仿真與建模工具 1.9.1 仿真工具的特征 1.9.2 圖形編程語言 1.9.3 學生使用的程序舉例1.10 總結習題習題解答(選)參考文獻第2章 光纖：結構、 導波原理和制造2.1 光的性質 2.1.1 線偏振 2.1.2 橢圓偏振和圓偏振 2.1.3 光的量子特性2.2 基本的光學定律和定義 2.2.1 折射率 2.2.2 反射和折射 2.2.3 光的偏振分量 2.2.4 偏振敏感材料2.3 光纖模式和結構 2.3.1 光纖分類 2.3.2 光纖結構的變化 2.3.3 光射線和模式 2.3.4 階躍折射率光纖結構 2.3.5 射線光學描述 2.3.6 介質平板波導中的波動描述2.4 圓波導的模式理論 2.4.1 模式概述 2.4.2 關鍵的模式概念的歸納 2.4.3 麥克斯韋方程組 2.4.4 波導方程式 2.4.5 階躍折射率光纖中的波動方程 2.4.6 模式方程 2.4.7 階躍折射率光纖中的模式 2.4.8 線偏振模 2.4.9 階躍折射率光纖中的光功率流2.5 單模光纖 2.5.1 結構 2.5.2 模場直徑 2.5.3 單模光纖中的傳播模 2.5.4 有效折射率2.6 梯度折射率光纖的結構 2.6.1 纖芯折射率結構 2.6.2 梯度折射率光纖的數值孔徑 2.6.3 梯度折射率光纖的截止條件2.7 光纖材料 2.7.1 玻璃光纖 2.7.2 有源玻璃光纖 2.7.3 塑料光纖2.8 光子晶體光纖(PCF) 2.8.1 折射率導引PCF 2.8.2 光子帶隙PCF2.9 光纖制造 2.9.1 外部汽相氧化法 2.9.2 汽相軸向沉積法 2.9.3 改進的化學汽相沉積法 2.9.4 等離子體激活化學汽相沉積法 2.9.5 光子晶體光纖制造2.10 光纜 2.10.1 光纜結構 2.10.2 室內光纜 2.10.3 室外光纜2.11 光纜鋪設方法 2.11.1 直埋式鋪設 2.11.2 光纜牽入管道 2.11.3 光纜氣吹鋪設 2.11.4 架空鋪設 2.11.5 海底鋪設 2.11.6 行業鋪設標準2.12 總結習題習題解答(選)參考文獻第3章 衰減和色散3.1 衰減 3.1.1 衰減單位 3.1.2 吸收損耗 3.1.3 散射損耗 3.1.4 彎曲損耗 3.1.5 纖芯和包層的損耗3.2 光纖中的信號畸變 3.2.1 色散概述 3.2.2 模式時延 3.2.3 色散起因 3.2.4 群時延 3.2.5 材料色散 3.2.6 波導色散 3.2.7 單模光纖中的色散 3.2.8 偏振模色散3.3 單模光纖性能 3.3.1 折射率分布 3.3.2 截止波長 3.3.3 色散計算 3.3.4 模場直徑 3.3.5 彎曲損耗3.4 國際標準 3.4.1 G.651.1建議 3.4.2 G.652建議 3.4.3 G.653建議 3.4.4 G.654建議 3.4.5 G.655建議 3.4.6 G.656建議 3.4.7 G.657建議3.5 特種光纖3.6 多芯光纖3.7 總結習題習題解答(選)參考文獻第4章 光源4.1 半導體物理學基礎 4.1.1 能帶 4.1.2 本征材料和非本征材料 4.1.3 pn結 4.1.4 直接帶隙和間接帶隙 4.1.5 半導體器件的制造4.2 發光二極管(LED) 4.2.1 LED的結構 4.2.2 光源材料 4.2.3 量子效率和LED的功率 4.2.4 LED的調制4.3 半導體激光器 4.3.1 半導體激光器的模式和閾值條件 4.3.2 半導體激光器的速率方程 4.3.3 外量子效率 4.3.4 諧振頻率 4.3.5 半導體激光器結構和輻射場型分布 4.3.6 單模激光器 4.3.7 半導體激光器的調制 4.3.8 激光器線寬 4.3.9 外調制 4.3.10 溫度特性4.4 光源的線性特性4.5 發射機封裝4.6 總結習題習題解答(選)參考文獻第5章 光功率發射和耦合5.1 光源至光纖的功率發射 5.1.1 光源的輸出分布 5.1.2 功率耦合計算 5.1.3 發射功率與波長的關系 5.1.4 穩態數值孔徑5.2 改善耦合的透鏡結構 5.2.1 非成像微球 5.2.2 半導體激光器與光纖的耦合5.3 光纖與光纖的連接 5.3.1 機械對準誤差 5.3.2 光纖相關損耗 5.3.3 光纖端面制備5.4 LED與單模光纖的耦合5.5 光纖接頭 5.5.1 連接方法 5.5.2 單模光纖的連接5.6 光纖連接器 5.6.1 連接器的類型 5.6.2 單模光纖連接器 5.6.3 連接器回波衰減5.7 總結習題習題解答(選)參考文獻第6章 光檢測器6.1 光電二極管的物理原理 6.1.1 pin光電二極管 6.1.2 雪崩光電二極管6.2 光檢測器噪聲 6.2.1 噪聲源 6.2.2 信噪比 6.2.3 噪聲等效功率6.3 檢測器響應時間 6.3.1 耗盡層光電流 6.3.2 響應時間 6.3.3 雙異質結光電二極管6.4 雪崩倍增噪聲6.5 InGaAs APD結構6.6 溫度對雪崩增益的影響6.7 光檢測器比較6.8 總結習題習題解答(選)參考文獻第7章 光接收機7.1 接收機工作的基本原理 7.1.1 數字信號傳輸 7.1.2 誤碼源 7.1.3 前置放大器7.2 數字接收機性能 7.2.1 誤碼率 7.2.2 接收機靈敏度 7.2.3 量子極限7.3 眼圖 7.3.1 眼圖的特征 7.3.2 BER和Q因子測量7.4 突發模式接收機7.5 模擬接收機7.6 總結習題習題解答(選)參考文獻第8章 數字鏈路8.1 點到點鏈路 8.1.1 傳輸信號格式 8.1.2 系統考慮 8.1.3 鏈路功率預算 8.1.4 展寬時間預算 8.1.5 短波長帶 8.1.6 單模光纖鏈路的損耗限制距離8.2 功率代價 8.2.1 色度色散代價 8.2.2 偏振模色散代價 8.2.3 消光比代價 8.2.4 模式噪聲 8.2.5 模分配噪聲 8.2.6 啁啾 8.2.7 反射噪聲8.3 差錯控制 8.3.1 誤碼檢測概念 8.3.2 線性檢錯碼 8.3.3 多項式碼 8.3.4 前向糾錯8.4 相干檢測 8.4.1 基本概念 8.4.2 零差檢測 8.4.3 外差檢測
