光纤通信是以激光作为信息载体，以光纤作为光信息传输介质的通信方式。由于激光具有的优异相干性，光纤固有的巨大带宽，光纤通信已经广泛应用于长途干线网络、城域网、接入网，现在正在逐步向着光纤到户发展。

由胡先志编著的《光纤通信有/无源器件工作原理及其工程应用》是一本全面阐述光纤通信基本原理，光纤通信有／无源器件的基本理论、工作原理、关键技术、性能特点和工程应用的专著。作者在阅读了介绍光纤通信器件技术领域中最新成果的书刊文献的基础上，总结自己多年从事光纤通信研究和教学工作的实践经验，结合我国的具体国情编著此书，力求做到内容新颖、技术先进、实用方便。

由胡先志编著的《光纤通信有/无源器件工作原理及其工程应用》系统而全面地介绍了构建光纤通信网络的各种器件的原理、性能与应用。其阐述的主要内容有：光波导理论，光纤性能及特点，光源、光电检测器、光放大器、光连接器、光耦合器、光滤波器、光隔离器、光环形器、光衰减器、光波分复用器、光分插复用器、光交叉连接器、光开关、光波长转换器等器件的原理、性能和应用。

《光纤通信有/无源器件工作原理及其工程应用》内容新颖，书中所介绍的构建光纤通信网络的各种器件的原理、性能和应用内容都取材于国内外光纤通信领域中的最新研究成果。书中既简单阐述了光纤通信的基本原理、各种器件的工作原理和主要性能，又详细介绍了各种器件在光纤通信网络中的具体应用实例，理论与实际相结合。

《光纤通信有/无源器件工作原理及其工程应用》既可供光纤通信领域的工程技术人员参考，也可以作为高等院校光电子技术、光信息科学、通信工程与技术和电子信息工程专业的本科生和研究生专业课教材。

第1章　光纤通信概论　1

　1.1　通信技术的发展历程　1

　　1.1.1　原始光通信　1

　　1.1.2　电通信　1

　　1.1.3　光纤通信　3

　1.2　信号及其处理　4

　　1.2.1　消息、信息和信号　4

　　1.2.2　信号的形式　4

　　1.2.3　信道复用　6

　　1.2.4　调制格式　10

　1.3　信号传输　11

　　1.3.1　波长、频率和频率间隔　11

　　1.3.2　带宽和容量　12

　　1.3.3　光功率度量和光损耗度量　13

　1.4　通信系统　14

　　1.4.1　通信系统的组成　14

　　1.4.2　通信系统的分类和对比　14

　　1.4.3　通信系统的主要性能　16

　1.5　光纤通信系统　18

　　1.5.1　光纤通信系统的组成　18

　　1.5.2　光纤通信技术的进步　19

　1.6　光纤通信中的光器件　22

　1.7　光网络　24

　　1.7.1　光网络的结构　24

　　1.7.2　组网元件　25

　　1.7.3　光网络的发展　26

　参考文献　29

第2章　光波导理论　31

　2.1　光纤的结构　31

　2.2　光波导理论分析　32

　　2.2.1　研究方法　32

　　2.2.2　射线光学理论　33

　　2.2.3　波动光学理论　38

　　2.2.4　单模光纤　44

　参考文献　48

第3章　光纤　49

　3.1　光纤的特点　49

　3.2　光纤的分类　51

　3.3　通信用多模光纤　52

　　3.3.1　多模光纤的结构　52

　　3.3.2　多模光纤的分类　53

　3.4　通信用单模光纤　55

　　3.4.1　单模光纤的结构　55

　　3.4.2　单模光纤的分类　56

　3.5　塑料光纤　67

　　3.5.1　塑料光纤的材料　67

　　3.5.2　塑料光纤的性能　68

　3.6　光器件用光纤　71

　　3.6.1　色散补偿光纤　71

　　3.6.2　掺杂稀土元素光纤　74

　参考文献　75

第4章　光纤的传输性能　77

　4.1　衰减　77

　　4.1.1　定义　77

　　4.1.2　衰减谱　77

　　4.1.3　衰减机理　78

　4.2　色散　81

　　4.2.1　分类　81

　　4.2.2　色散系数　82

　4.3　偏振模色散　86

　4.4　非线性效应　89

　　4.4.1　受激散射　89

　　4.4.2　折射率扰动　91

　参考文献　96

第5章　光器件使用的材料及功能　97

　5.1　光器件用材料的类型　97

　　5.1.1　半导体材料　97

　　5.1.2　非半导体晶体材料　98

　　5.1.3　其他材料　98

　5.2　光器件用材料的特性　100

　　5.2.1　折射率　100

　　5.2.2　工作波长　101

　　5.2.3　非线性效应　101

　　5.2.4　偏振效应　101

　5.3　半导体的性能　102

　　5.3.1　发光　102

　　5.3.2　辐射　102

　　5.3.3　粒子数反转　103

　　5.3.4　能带理论　104

　　5.3.5　掺杂作用　105

　　5.3.6　PN结　106

　5.4　光器件的功能　108

　参考文献　109

第6章　光源　111

　6.1　光源概述　111

　6.2　发光二极管　112

　　6.2.1　所用材料　112

　　6.2.2　基本结构　113

　　6.2.3　工作原理　115

　　6.2.4　工作特性　116

　　6.2.5　选用　118

　6.3　激光器　119

　　6.3.1　所用材料　119

　　6.3.2　基本结构　120

　　6.3.3　工作原理　122

　　6.3.4　典型的激光器　122

　6.4　激光器工作特性　132

　　6.4.1　工作波长　132

　　6.4.2　光谱特性　133

　　6.4.3　光强分布　133

　　6.4.4　输出光功率　134

　　6.4.5　温度特性　134

　6.5　光源的选用　135

　6.6　光源的调制　136

　　6.6.1　调制的分类　136

　　6.6.2　光调制器　138

　　6.6.3　可调制激光器　140

　参考文献　141

第7章　光放大器　143

　7.1　光放大器概述　143

　7.2　光放大器的分类　144

　7.3　光放大器的工作波段　145

　7.4　光放大器的工作特性　147

　　7.4.1　功率放大　147

　　7.4.2　增益饱和　147

　　7.4.3　放大器噪声　148

　7.5　典型的光放大器　149

　　7.5.1　掺铒光纤放大器　149

　　7.5.2　拉曼光纤放大器　161

　　7.5.3　半导体激光放大器　167

　7.6　光放大器的性能比较　170

　参考文献　173

第8章　色散补偿器件　174

　8.1　光纤的色散　174

　8.2　色散补偿技术　181

　8.3　色散补偿器件　182

　　8.3.1　色散补偿光纤模块　182

　　8.3.2　啁啾光栅色散补偿模块　189

　　8.3.3　高阶模光纤色散补偿模块　191

　　8.3.4　可调色散补偿器件　192

　　8.3.5　色散补偿器的性能比较　195

　8.4　偏振模色散补偿器　196

　　8.4.1　偏振模色散补偿的意义　196

　　8.4.2　偏振模色散补偿的方法　198

　参考文献　204

第9章　光电检测器　205

　9.1　光电检测器概述　205

　　9.1.1　光电检测器的作用　205

　　9.1.2　光电检测器的基本概念　205

　　9.1.3　光电检测器的分类　207

　9.2　PIN光电二极管　208

　　9.2.1　PIN光电二极管的结构　208

　　9.2.2　PIN光电二极管的工作原理　209

　　9.2.3　PIN光电二极管的工作特性　210

　9.3　雪崩光电二极管　211

　　9.3.1　雪崩光电二极管的结构　211

　　9.3.2　雪崩光电二极管的工作原理　212

　　9.3.3　雪崩光电二极管的工作特性　213

　9.4　其他类型的光电检测器　213

　9.5　光电检测器的工作特性　214

　　9.5.1　响应度　215

　　9.5.2　暗电流　215

　　9.5.3　带宽　216

　　9.5.4　响应线性度　217

　　9.5.5　编码和调制　217

　　9.5.6　信号质量　218

　参考文献　219

第10章　光波长转换器　221

　10.1　光波长转换器概述　221

　10.2　典型的波长转换器　221

　参考文献　224

第11章　波分复用器　226

　11.1　波分复用器概述　226

　11.2　波分复用器的分类　226

　11.3　光纤熔锥波分复用器　227

　　11.3.1　工作原理　227

　　11.3.2　性能指标　229

　11.4　反射光栅型波分复用器　229

　　11.4.1　工作原理　229

　　11.4.2　性能指标　230

　11.5　多层介质膜型波分复用器　231

　　11.5.1　工作原理　231

　　11.5.2　性能指标　232

　11.6　阵列波导光栅型波分复用器　234

　　11.6.1　工作原理　234

　　11.6.2　性能指标　235

　参考文献　236

第12章　光开关　238

　12.1　光开关概述　238

　12.2　光开关的工作原理　239

　　12.2.1　机械光开关　239

　　12.2.2　固体波导光开关　240

　　12.2.3　其他原理光开关　242

　参考文献　244

第13章　光分插复用器　246

　13.1　光分插复用器概述　246

　13.2　光分插复用器的结构　247

　参考文献　250

第14章　光交叉连接器　252

　14.1　光交叉连接器概述　252

　14.2　光交叉连接器的工作原理　253

　14.3　光交叉连接器的结构　254

　参考文献　258

第15章　常用的无源光器件　259

　15.1　光网络概述　259

　15.2　光器件的基本性能参数　260

　　15.2.1　插入损耗　260

　　15.2.2　回波损耗　260

　　15.2.3　偏振相关损耗　260

　　15.2.4　消光比　261

　　15.2.5　隔离度　261

　15.3　光纤连接器　262

　　15.3.1　光纤连接器概述　262

　　15.3.2　光纤接续的损耗　263

　　15.3.3　光纤活动连接器　264

　15.4　光衰减器　267

　　15.4.1　光衰减器的分类　267

　　15.4.2　光衰减器的性能及应用　268

　15.5　光隔离器　270

　　15.5.1　光隔离器的分类及工作原理　270

　　15.5.2　光隔离器的性能和应用　272

　15.6　光环形器　273

　　15.6.1　光环形器的工作原理　273

　　15.6.2　光环形器的性能及应用　274

　15.7　光耦合器　276

　　15.7.1　光耦合器的分类　276

　　15.7.2　光耦合器的性能　277

　参考文献　281