光纤通信原理与应用（第3版）

第1章 概述 1

1.1 光纤通信的基本概念 1

1.1.1 光纤通信的定义 1

1.1.2 光纤通信发展过程 1

1.1.3 光纤通信的优点 3

1.2 光纤通信系统的构成及分类 4

1.2.1 光纤通信系统的基本构成 4

1.2.2 光纤通信系统分类 4

1.3 数字话路基础知识 6

1.3.1 语音信号的PCM数字化 6

1.3.2 话路的时分复用（TDM） 8

1.3.3 数字复接系列 10

习题1 12

第2章 光纤 14

2.1 光纤的基本概念 14

2.1.1 光纤基本结构 14

2.1.2 光纤分类 14

2.1.3 光纤制造简述 15

2.1.4 光缆结构及类型 16

2.1.5 光缆（光纤）型号命名方法 18

2.2 光纤传光原理 22

2.2.1 光的射线理论及光纤传光分析 22

2.2.2 光纤导波模式的粗糙解（射线分析方法） 26

2.2.3 光纤导波模式的精确解（电磁场分析方法） 30

2.3 光纤特性参数 38

2.3.1 数值孔径 38

2.3.2 衰减特性 40

2.3.3 截止波长 42

2.3.4 带宽与色散 44

2.3.5 模场直径 53

2.4 光纤连接方式 54

2.5 光纤在通信领域中的应用 56

2.5.1 通信中使用的光纤及光波段划分 56

2.5.2 光纤（光缆）应用概况 59

习题2 61

第3章 光发送设备 64

3.1 光端机的基本概念 64

3.1.1 光端机的功能 64

3.1.2 光端机基本框图 64

3.2 光发送电路 66

3.2.1 基本组成和主要性能指标 66

3.2.2 激光二极管（LD） 67

3.2.3 发光二极管（LED） 80

3.2.4 驱动电路 82

3.2.5 自动功率控制（APC）电路 85

3.2.6 自动温度控制（ATC）电路 87

3.2.7 光源（LD和LED）与光纤的耦合 88

3.3 输入电路 90

3.3.1 基本概念 90

3.3.2 光纤通信的码型 91

3.3.3 HDB3码输入电路 102

3.3.4 CMI码输入电路 110

习题3 112

第4章 光接收设备 114

4.1 光接收电路 114

4.1.1 基本构成和主要性能指标 114

4.1.2 光检测器件（PIN和APD） 115

4.1.3 前置放大器 118

4.1.4 主放大器 119

4.1.5 均衡器 122

4.1.6 基线恢复 126

4.1.7 幅度判决 128

4.1.8 非线性处理 131

4.1.9 时钟提取 133

4.1.10 限幅移相 134

4.1.11 定时判决 136

4.2 输出电路 137

4.2.1 基本概念 137

4.2.2 码型反变换电路 137

4.2.3 输出接口电路 140

4.3 光模块 143

4.3.1 基本概念 143

4.3.2 光模块型号命名方法 144

习题4 147

第5章 波分复用光纤通信系统 148

5.1 光纤通信系统新技术简述 148

5.2 波分复用（WDM）技术 150

5.2.1 基本概念 150

5.2.2 波分复用系统的组成 152

5.2.3 光纤耦合型波分复用器件 154

5.2.4 角度色散型波分复用器件 156

5.2.5 干涉型波分复用器件 157

5.2.6 波分复用系统对光纤的新要求 159

5.3 光中继器 162

5.3.1 光电转换型中继器 163

5.3.2 全光型中继器概述 164

5.3.3 掺铒光纤放大器（EDFA） 165

5.3.4 光纤拉曼放大器（FRA） 168

5.3.5 光纤布里渊放大器（FBA） 170

5.3.6 半导体光放大器（SOA） 171

习题5 172

第6章 光纤数字通信系统的传输规范 174

6.1 光纤数字通信系统的两种主要传输制式 174

6.1.1 准同步数字系列（PDH） 174

6.1.2 同步数字系列（SDH） 176

6.1.3 SDH承载PDH的方式 178

6.1.4 SDH承载PDH之应用 190

6.1.5 SDH复用及交换的主要设备 197

6.1.6 SDH传送网 199

6.2 光纤数字通信系统的基本质量指标 200

6.2.1 评价误码性能的方法 200

6.2.2 数字话路通道的误码特性 201

6.2.3 基群及其以上速率通道的误码特性 204

6.2.4 抖动特性 208

6.2.5 可靠性 209

6.3 光纤数字通信系统的基本设计 212

6.3.1 系统设计的一般步骤 212

6.3.2 中继距离估算 213

6.3.3 误码率估算 216

6.4 光纤数字通信系统的测量 217

6.4.1 电性能的主要指标测量 217

6.4.2 光性能的主要指标测量 220

习题6 222

第7章 现代光纤网络 224

7.1 光纤通信在现代信息网络中的重要地位 224

7.1.1 现代信息网络的基本特点 224

7.1.2 光纤通信在现代信息网络中的应用概况 225

7.2 光纤接入网 227

7.2.1 基本概念 227

7.2.2 FTTx接入网 229

7.2.3 FTTH的基本拓扑结构 231

7.2.4 FTTH 的实现技术：xPON接入技术 232

7.2.5 各类PON接入技术的比较 243

7.3 光纤局域网 244

7.3.1 局域网（LAN）的基本概念 244

7.3.2 光纤总线形/星形局域网 246

7.3.3 光纤令牌环局域网 248

7.3.4 光纤ATM局域网 250

7.4 光纤城域网和广域网 252

7.4.1 光纤城域网（MAN） 252

7.4.2 基于SDH的多业务传送平台（MSTP） 253

7.4.3 光纤广域网（WAN） 254

7.5 三网融合 257

7.5.1 基本概念 257

7.5.2 电信运营商的IPTV 258

7.5.3 互联网公司的OTT TV 259

7.5.4 广电行业的DTV 261

7.6 与光纤互联网相关的热门技术 263

7.6.1 移动通信技术 263

7.6.2 物联网（IoT）技术 269

7.6.3 云计算技术 274

习题7 277

第8章 未来的全光网络 279

8.1 全光网络（AON）的基本概念 279

8.1.1 通信网发展过程 279

8.1.2 全光通信网的基本特点 279

8.1.3 全光通信网关键技术概述 280

8.2 光交叉连接器（OXC） 283

8.2.1 光交叉连接器的基本概念 283

8.2.2 光交换技术 285

8.2.3 波长变换技术 289

8.3 光分插复用器（OADM） 291

8.3.1 光分插复用器基本概念 291

8.3.2 分波/合波器 光开关组合 292

8.3.3 多层介质膜滤波器 光开关 光环行器组合 293

8.3.4 光纤光栅 光环行器 分波/合波器组合 293

8.4 光传送网（OTN）的基本形式 294

8.4.1 光传送网的分层体系结构 295

8.4.2 光层的基本拓扑结构 296

8.4.3 光传送网的应用——IP光网 297

8.5 全光网络的进展 300

习题8 302

附录A 英汉对照名词索引 304

参考文献 313 2100433B

本书共8章，系统地阐述了光纤通信的原理、特性、组成及应用。主要内容包括：光纤的基本结构、传光原理、特性参数和连接方式；光发送设备和光接收设备的基本组成、实现方式及光模块；WDM光纤通信系统的实现、光纤数字通信系统的SDH制式；光纤接入网、光纤局域网、光纤城域网、光纤广域网、三网融合、与光纤互联网相关的热门技术；光传送网和全光网。每章结尾均提供了丰富的习题，便于读者自学并掌握各章的要点。本书还配有免费电子教学课件。

本书第2版自2008年问世至今已经走过6个年头，承蒙很多高校材料力学教学第一线的老师和同学以及业余读者的关爱和支持，已经连续印刷了10次。 2012年获得清华大学优秀教材特等奖；同年，相应的教学成果获得北京市高等学校优秀教学成果一等奖。2012年本书第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材；2013年被批准为清华大学“985”三期名优教材建设项目立项。

最近的6年里，著者秉承不断提高课程重量、着力培养学生创新思维能力的教育与教学理念，先后在清华大学、南京航空航天大学、北京工业大学以及北京邮电大学从事“材料力学”研究型教学的研究与实践，坚持全过程讲授这门课程，授课对象每年约200名。在同事和同学们的支持与帮助下，对于教育和教学改革又有了一些新的体会和收获。材料力学（第3版）将着重反映6年来我们在研究型教学方面所取得的成果。主要有: 怎样在基于普遍提高教学质量的基础上，培养学生的创新思维能力；怎样提高课程的吸引力，增强课程教学的学术性；怎样挖掘基本教学内容的深度；怎样对传统内容中的某些概念、理论和方法加以改革和更新，突出挑战性。基于此，本书第3版修订的主要内容有以下几方面。

第一，调整了部分章节，将材料的力学性能从“第2章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题”中独立出来，形成“第3章 常温静载下材料的力学性能”； 重写了“剪力图与弯矩图”作为第6章；将原来的第6章分为3章: “第7章 平面弯曲正应力分析与强度设计”和“第8章 弯曲剪应力分析与弯曲中心的概念”以及“第9章 斜弯曲、弯曲与拉伸或压缩同时作用时的应力计算与强度设计”；将原来的第8章分为: “ 应力状态与应变状态分析”和“一般应力状态下的强度设计准则及其工程应用”，分别列为第11章和12章；将原来的12章也分为两章: “动载荷与动应力概述”和“疲劳强度与构件寿命估算概述”，分别列为第16章和第17章。

第二，增加了部分教学内容，主要有: 部分非金属材料的力学性能；梁的位移叠加法中的逐段刚化法；应变分析；细长压杆实验结果；线性累积损伤与疲劳寿命估算等。

第三，将力系简化的方法引入横截面的内力分析，改革传统剪力图与弯矩图的画法。

第四，正确处理变形与位移概念的联系与区别，将确定梁的转角和挠度的章节名改为“梁的位移分析与刚度设计”。

第五，在部分章节引入“反问题”: 相对于正问题，反问题的解答不是唯一的，通过对于反问题的思考，一方面可以加深对于正问题的理解；另一方面可以激励创新思维。

第六，在部分章节设计了“开放式思维案例”作为学生课外学习和研究的资源。最近几年的教学实践表明，这对于刺激思维鼓励创新是一种有效的措施。材料力学（第3版）第七，增加了若干工程案例以及灾难性工程事故的力学解析。

第八，增加和改变了部分例题和习题。

随着课程研究型教学在更多高校开展、深入和发展，材料力学的课程教学以及教材建设还会遇到一些新问题，我们将一如既往地坚持“在教学中研究，在研究中教学”，以不断提高人才培养质量为己任，在教学实践的基础上，不断提高材料力学教材的质量。

这一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在国内完成；2013年7—8月在加拿大多伦多定稿。定稿期间，得到旅加的赵渊先生和范心明女士的大力支持和协助，在本书出版之际，著者谨表诚挚谢意。

诚挚地感谢广大读者对本书的关爱，希望大家对本书的缺点和不足提出宝贵意见。

范钦珊2014.1.11

• 课程资源

《建筑CAD（第3版）》数字课程的数字化资源为教材配套图纸CAD文件、工程案例、拓展模块等。

《建筑CAD（第3版）》配有二维码资源。

《Ansys入门（第3版）》是中国电力出版社出版的书籍。

序

第1章 CAE及ANSYS概述

1.1 计算机辅助分析概论

1.2 有限元素法简介

1.3 ANSYS软件结构

1.4 ANSYS软件界面说明

1.5 ANSYs0nLineHelp系统 2100433B