光纤通信原理：从基础到实践（第二版）
光纤通信是利用光波作为载波，通过光纤作为传输媒介，实现信息的高速、高容量、高质量的传输的一种通信方式。光纤通信具有许多优点，如传输损耗低、带宽大、抗干扰性强、安全性高等，已经成为现代通信技术的重要组成部分。
本书旨在全面、系统地介绍光纤通信的原理和技术，从基础知识到实际应用，涵盖了光纤通信的各个方面，包括：
1.光纤通信的发展历史和现状
2.光纤的结构、特性和制造方法
3.光源和光探测器的工作原理和性能
4.光端机的组成和调制方式
5.光纤无源器件和有源器件的类型和功能
6.光纤通信系统的构成和设计方法
7.光纤通信系统的性能分析和评估
8.光纤通信系统的实验方法和技巧
9.光纤通信网络的结构和协议
10.光纤通信技术的发展趋势和前沿领域
本书适合作为高等院校电子信息类专业的教材，也可作为从事光纤通信相关工作的科研人员、工程师和技术人员的参考书。
第一章 光纤通信概述
本章主要介绍了光纤通信的基本概念、优点、应用领域和发展历程，以及光纤通信系统的组成部分和分类。
1.1 什么是光纤通信
光纤通信是一种利用光波作为载波，通过光纤作为传输媒介，实现信息的高速、高容量、高质量的传输的一种通信方式。光波是电磁波谱中可见光或近红外区域（约300nm~1600nm）的高频电磁波，其频率在100THz左右。光波具有很多优良的特性，如：
1.带宽大：光波频率高，可利用其频谱资源进行多路复用，实现大容量传输。
2.损耗低：光波在光纤中传输时，只受到材料吸收、散射等因素的影响，损耗远低于其他传输媒介，如铜缆、微波等。
3.抗干扰性强：光波在光纤中传输时，不受电磁干扰、雷电干扰、核辐射等的影响，也不会产生电磁辐射，保证了信号的质量和安全性。
4.重量轻、体积小：光纤是由玻璃或塑料等材料制成的细长的管状结构，其直径一般在几十微米到几百微米之间，重量轻、体积小，便于安装和维护。
1.2 光纤通信的优点和应用
由于光纤通信具有上述优点，使得它在各个领域都有广泛的应用，如：
1.长距离通信：光纤通信可以实现跨洲、跨海的长距离通信，如横跨大西洋的TAT-8光缆系统、连接亚洲和欧洲的SEA-ME-WE3光缆系统等。
2.城域网和接入网：光纤通信可以实现城市内部的高速数据传输，如同步数字体系（SDH）网络、以太网（Ethernet）网络等。光纤通信也可以实现用户和网络之间的连接，如光纤到户（FTTH）网络、光纤到楼（FTTB）网络等。
3.局域网：光纤通信可以实现局部区域内的高速数据交换，如计算机网络、工业控制网络等。
4.无线通信：光纤通信可以作为无线通信系统的前后端连接，提高无线通信系统的容量和覆盖范围，如移动通信基站之间的连接、卫星通信地面站之间的连接等。
5.传感器：光纤通信可以作为传感器的一种载体，实现对温度、压力、振动、应变等物理量的测量，如光纤陀螺仪、光纤水听器等。
1.3 光纤通信的发展历程
光纤通信的发展经历了以下几个阶段：
1.实验阶段（1960~1975）：这一阶段主要是对光纤通信原理和技术进行基础研究和实验验证。1960 年美国科学家Maiman 制造出第一台激光器，为光源技术提供了可能。1966 年英国科学家Kao 和Hockham 提出了利用玻璃光纤作为传输媒介的思想，并指出了降低损耗的途径。1970 年美国Corning 公司制造出了第一根损耗低于20dB/km 的多模玻璃光纤。1975 年美国Bell 实验室建立了第一个实验性的数字光纤通信系统，并实现了45Mb/s 的传输速率。
2.商业化阶段（1976~1987）：这一阶段主要是对光纤通信技术进行工程化和商业化应用。1976 年美国AT&T 公司建立了第一个商业化的数字光纤通信系统，并实现了6Mb/s 的传输速率。