光纖通信原理與應用（第3版）

第1章 概述 1

1.1 光纖通信的基本概念 1

1.1.1 光纖通信的定義 1

1.1.2 光纖通信發(fā)展過程 1

1.1.3 光纖通信的優(yōu)點 3

1.2 光纖通信系統(tǒng)的構成及分類 4

1.2.1 光纖通信系統(tǒng)的基本構成 4

1.2.2 光纖通信系統(tǒng)分類 4

1.3 數(shù)字話路基礎知識 6

1.3.1 語音信號的PCM數(shù)字化 6

1.3.2 話路的時分復用（TDM） 8

1.3.3 數(shù)字復接系列 10

習題1 12

第2章 光纖 14

2.1 光纖的基本概念 14

2.1.1 光纖基本結構 14

2.1.2 光纖分類 14

2.1.3 光纖制造簡述 15

2.1.4 光纜結構及類型 16

2.1.5 光纜（光纖）型號命名方法 18

2.2 光纖傳光原理 22

2.2.1 光的射線理論及光纖傳光分析 22

2.2.2 光纖導波模式的粗糙解（射線分析方法） 26

2.2.3 光纖導波模式的精確解（電磁場分析方法） 30

2.3 光纖特性參數(shù) 38

2.3.1 數(shù)值孔徑 38

2.3.2 衰減特性 40

2.3.3 截止波長 42

2.3.4 帶寬與色散 44

2.3.5 模場直徑 53

2.4 光纖連接方式 54

2.5 光纖在通信領域中的應用 56

2.5.1 通信中使用的光纖及光波段劃分 56

2.5.2 光纖（光纜）應用概況 59

習題2 61

第3章 光發(fā)送設備 64

3.1 光端機的基本概念 64

3.1.1 光端機的功能 64

3.1.2 光端機基本框圖 64

3.2 光發(fā)送電路 66

3.2.1 基本組成和主要性能指標 66

3.2.2 激光二極管（LD） 67

3.2.3 發(fā)光二極管（LED） 80

3.2.4 驅動電路 82

3.2.5 自動功率控制（APC）電路 85

3.2.6 自動溫度控制（ATC）電路 87

3.2.7 光源（LD和LED）與光纖的耦合 88

3.3 輸入電路 90

3.3.1 基本概念 90

3.3.2 光纖通信的碼型 91

3.3.3 HDB3碼輸入電路 102

3.3.4 CMI碼輸入電路 110

習題3 112

第4章 光接收設備 114

4.1 光接收電路 114

4.1.1 基本構成和主要性能指標 114

4.1.2 光檢測器件（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 基線恢復 126

4.1.7 幅度判決 128

4.1.8 非線性處理 131

4.1.9 時鐘提取 133

4.1.10 限幅移相 134

4.1.11 定時判決 136

4.2 輸出電路 137

4.2.1 基本概念 137

4.2.2 碼型反變換電路 137

4.2.3 輸出接口電路 140

4.3 光模塊 143

4.3.1 基本概念 143

4.3.2 光模塊型號命名方法 144

習題4 147

第5章 波分復用光纖通信系統(tǒng) 148

5.1 光纖通信系統(tǒng)新技術簡述 148

5.2 波分復用（WDM）技術 150

5.2.1 基本概念 150

5.2.2 波分復用系統(tǒng)的組成 152

5.2.3 光纖耦合型波分復用器件 154

5.2.4 角度色散型波分復用器件 156

5.2.5 干涉型波分復用器件 157

5.2.6 波分復用系統(tǒng)對光纖的新要求 159

5.3 光中繼器 162

5.3.1 光電轉換型中繼器 163

5.3.2 全光型中繼器概述 164

5.3.3 摻鉺光纖放大器（EDFA） 165

5.3.4 光纖拉曼放大器（FRA） 168

5.3.5 光纖布里淵放大器（FBA） 170

5.3.6 半導體光放大器（SOA） 171

習題5 172

第6章 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的傳輸規(guī)范 174

6.1 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的兩種主要傳輸制式 174

6.1.1 準同步數(shù)字系列（PDH） 174

6.1.2 同步數(shù)字系列（SDH） 176

6.1.3 SDH承載PDH的方式 178

6.1.4 SDH承載PDH之應用 190

6.1.5 SDH復用及交換的主要設備 197

6.1.6 SDH傳送網(wǎng) 199

6.2 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的基本質量指標 200

6.2.1 評價誤碼性能的方法 200

6.2.2 數(shù)字話路通道的誤碼特性 201

6.2.3 基群及其以上速率通道的誤碼特性 204

6.2.4 抖動特性 208

6.2.5 可靠性 209

6.3 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的基本設計 212

6.3.1 系統(tǒng)設計的一般步驟 212

6.3.2 中繼距離估算 213

6.3.3 誤碼率估算 216

6.4 光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的測量 217

6.4.1 電性能的主要指標測量 217

6.4.2 光性能的主要指標測量 220

習題6 222

第7章 現(xiàn)代光纖網(wǎng)絡 224

7.1 光纖通信在現(xiàn)代信息網(wǎng)絡中的重要地位 224

7.1.1 現(xiàn)代信息網(wǎng)絡的基本特點 224

7.1.2 光纖通信在現(xiàn)代信息網(wǎng)絡中的應用概況 225

7.2 光纖接入網(wǎng) 227

7.2.1 基本概念 227

7.2.2 FTTx接入網(wǎng) 229

7.2.3 FTTH的基本拓撲結構 231

7.2.4 FTTH 的實現(xiàn)技術：xPON接入技術 232

7.2.5 各類PON接入技術的比較 243

7.3 光纖局域網(wǎng) 244

7.3.1 局域網(wǎng)（LAN）的基本概念 244

7.3.2 光纖總線形/星形局域網(wǎng) 246

7.3.3 光纖令牌環(huán)局域網(wǎng) 248

7.3.4 光纖ATM局域網(wǎng) 250

7.4 光纖城域網(wǎng)和廣域網(wǎng) 252

7.4.1 光纖城域網(wǎng)（MAN） 252

7.4.2 基于SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP） 253

7.4.3 光纖廣域網(wǎng)（WAN） 254

7.5 三網(wǎng)融合 257

7.5.1 基本概念 257

7.5.2 電信運營商的IPTV 258

7.5.3 互聯(lián)網(wǎng)公司的OTT TV 259

7.5.4 廣電行業(yè)的DTV 261

7.6 與光纖互聯(lián)網(wǎng)相關的熱門技術 263

7.6.1 移動通信技術 263

7.6.2 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術 269

7.6.3 云計算技術 274

習題7 277

第8章 未來的全光網(wǎng)絡 279

8.1 全光網(wǎng)絡（AON）的基本概念 279

8.1.1 通信網(wǎng)發(fā)展過程 279

8.1.2 全光通信網(wǎng)的基本特點 279

8.1.3 全光通信網(wǎng)關鍵技術概述 280

8.2 光交叉連接器（OXC） 283

8.2.1 光交叉連接器的基本概念 283

8.2.2 光交換技術 285

8.2.3 波長變換技術 289

8.3 光分插復用器（OADM） 291

8.3.1 光分插復用器基本概念 291

8.3.2 分波/合波器 光開關組合 292

8.3.3 多層介質膜濾波器 光開關 光環(huán)行器組合 293

8.3.4 光纖光柵 光環(huán)行器 分波/合波器組合 293

8.4 光傳送網(wǎng)（OTN）的基本形式 294

8.4.1 光傳送網(wǎng)的分層體系結構 295

8.4.2 光層的基本拓撲結構 296

8.4.3 光傳送網(wǎng)的應用——IP光網(wǎng) 297

8.5 全光網(wǎng)絡的進展 300

習題8 302

附錄A 英漢對照名詞索引 304

參考文獻 313 2100433B

本書共8章，系統(tǒng)地闡述了光纖通信的原理、特性、組成及應用。主要內(nèi)容包括：光纖的基本結構、傳光原理、特性參數(shù)和連接方式；光發(fā)送設備和光接收設備的基本組成、實現(xiàn)方式及光模塊；WDM光纖通信系統(tǒng)的實現(xiàn)、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的SDH制式；光纖接入網(wǎng)、光纖局域網(wǎng)、光纖城域網(wǎng)、光纖廣域網(wǎng)、三網(wǎng)融合、與光纖互聯(lián)網(wǎng)相關的熱門技術；光傳送網(wǎng)和全光網(wǎng)。每章結尾均提供了豐富的習題，便于讀者自學并掌握各章的要點。本書還配有免費電子教學課件。

本書第2版自2008年問世至今已經(jīng)走過6個年頭，承蒙很多高校材料力學教學第一線的老師和同學以及業(yè)余讀者的關愛和支持，已經(jīng)連續(xù)印刷了10次。 2012年獲得清華大學優(yōu)秀教材特等獎；同年，相應的教學成果獲得北京市高等學校優(yōu)秀教學成果一等獎。2012年本書第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材；2013年被批準為清華大學“985”三期名優(yōu)教材建設項目立項。

最近的6年里，著者秉承不斷提高課程重量、著力培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的教育與教學理念，先后在清華大學、南京航空航天大學、北京工業(yè)大學以及北京郵電大學從事“材料力學”研究型教學的研究與實踐，堅持全過程講授這門課程，授課對象每年約200名。在同事和同學們的支持與幫助下，對于教育和教學改革又有了一些新的體會和收獲。材料力學（第3版）將著重反映6年來我們在研究型教學方面所取得的成果。主要有: 怎樣在基于普遍提高教學質量的基礎上，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力；怎樣提高課程的吸引力，增強課程教學的學術性；怎樣挖掘基本教學內(nèi)容的深度；怎樣對傳統(tǒng)內(nèi)容中的某些概念、理論和方法加以改革和更新，突出挑戰(zhàn)性?；诖?，本書第3版修訂的主要內(nèi)容有以下幾方面。

第一，調整了部分章節(jié)，將材料的力學性能從“第2章 軸向載荷作用下桿件的材料力學問題”中獨立出來，形成“第3章 常溫靜載下材料的力學性能”； 重寫了“剪力圖與彎矩圖”作為第6章；將原來的第6章分為3章: “第7章 平面彎曲正應力分析與強度設計”和“第8章 彎曲剪應力分析與彎曲中心的概念”以及“第9章 斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應力計算與強度設計”；將原來的第8章分為: “ 應力狀態(tài)與應變狀態(tài)分析”和“一般應力狀態(tài)下的強度設計準則及其工程應用”，分別列為第11章和12章；將原來的12章也分為兩章: “動載荷與動應力概述”和“疲勞強度與構件壽命估算概述”，分別列為第16章和第17章。

第二，增加了部分教學內(nèi)容，主要有: 部分非金屬材料的力學性能；梁的位移疊加法中的逐段剛化法；應變分析；細長壓桿實驗結果；線性累積損傷與疲勞壽命估算等。

第三，將力系簡化的方法引入橫截面的內(nèi)力分析，改革傳統(tǒng)剪力圖與彎矩圖的畫法。

第四，正確處理變形與位移概念的聯(lián)系與區(qū)別，將確定梁的轉角和撓度的章節(jié)名改為“梁的位移分析與剛度設計”。

第五，在部分章節(jié)引入“反問題”: 相對于正問題，反問題的解答不是唯一的，通過對于反問題的思考，一方面可以加深對于正問題的理解；另一方面可以激勵創(chuàng)新思維。

第六，在部分章節(jié)設計了“開放式思維案例”作為學生課外學習和研究的資源。最近幾年的教學實踐表明，這對于刺激思維鼓勵創(chuàng)新是一種有效的措施。材料力學（第3版）第七，增加了若干工程案例以及災難性工程事故的力學解析。

第八，增加和改變了部分例題和習題。

隨著課程研究型教學在更多高校開展、深入和發(fā)展，材料力學的課程教學以及教材建設還會遇到一些新問題，我們將一如既往地堅持“在教學中研究，在研究中教學”，以不斷提高人才培養(yǎng)質量為己任，在教學實踐的基礎上，不斷提高材料力學教材的質量。

這一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在國內(nèi)完成；2013年7—8月在加拿大多倫多定稿。定稿期間，得到旅加的趙淵先生和范心明女士的大力支持和協(xié)助，在本書出版之際，著者謹表誠摯謝意。

誠摯地感謝廣大讀者對本書的關愛，希望大家對本書的缺點和不足提出寶貴意見。

范欽珊2014.1.11

• 課程資源

《建筑CAD（第3版）》數(shù)字課程的數(shù)字化資源為教材配套圖紙CAD文件、工程案例、拓展模塊等。

《建筑CAD（第3版）》配有二維碼資源。

《Ansys入門（第3版）》是中國電力出版社出版的書籍。

序

第1章 CAE及ANSYS概述

1.1 計算機輔助分析概論

1.2 有限元素法簡介

1.3 ANSYS軟件結構

1.4 ANSYS軟件界面說明

1.5 ANSYs0nLineHelp系統(tǒng) 2100433B