非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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戴朝卿，王悅悅 著

圖書標籤:

• 非均勻光學傳輸
• 自相似脈衝
• 畸形脈衝
• 脈衝操控
• 非綫性光學
• 光縴通信
• 光學傳輸
• 脈衝壓縮
• 孤子
• 光學效應

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030469618

版次：1

商品編碼：11855523

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：125

字數：171000

正文語種：中文

內容簡介

　　《非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究》以非均勻光縴中的各種變係數非綫性薛定諤方程為模型，利用解析和數值模擬兩種互補方法研究瞭空間衍射、時空耦閤、高階色散和高階非綫性效應對自相似脈衝的振幅、相位、啁啾因子及光波寬度等傳輸特性的影響，分析瞭畸形波的湮滅消失、維持、重現、快速激發等操控問題，著重討論瞭多自相似脈衝和畸形脈衝的産生及其相互作用問題。對規避和利用畸形脈衝提齣瞭可行性方案，為研究實際非均勻光縴係統中光脈衝的參量調控和動力學控製提供瞭一定的理論依據，對物質波孤子和等離子體中的孤波等其他物理領域中的動力學研究具有潛在的應用價值，並為高等院校和科研機構的非綫性光學、數學物理、凝聚態物理等專業的科研工作者和研究生提供瞭重要的富有啓發性的參考。
　　《非均勻光學傳輸係統中自相似脈衝與畸形脈衝操控的研究》可作為高等院校和科研機構的光學、數學、物理等專業的研究生和高年級本科生學習非綫性科學的教材，也為從事光學、理論物理、數學物理和工程等方麵研究的科技工作者提供瞭一本實用的參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 光孤子的研究進展
1．2 自相似孤子的研究進展
1．3 光學畸形波的研究進展

第2章 光孤子相關的一些基本概念
2．1 光孤子的分類
2．1．1 時間光孤子
2．1．2 空間光孤子
2．1．3 時空光孤子
2．2 包絡孤子
2．3 色散效應
2．4 非綫性效應
2．4．1 剋爾非綫性效應
2．4．2 飽和非綫性效應
2．4．3 熱光非綫性效應
2．4．4 重取嚮非綫性效應
2．4．5 光摺變非綫性效應
2．5 脈衝自變陡和孤子自頻移現象
2．5．1 脈衝自變陡現象
2．5．2 孤子自頻移現象

第3章 理論研究方法
3．1 基於AKNS係統的達布變換法
3．2 相似約化方法
3．2．1 基於定態非綫性薛定諤方程的約化方法
3．2．2 基於標準方程的約化方法
3．3 分裂步長快速傅裏葉變換算法
3．4 穩定性分析
3．4．1 本徵值方法
3．4．2 直接數值模擬
3．5 小結

第4章 1+1維自相似脈衝的操控研究
4．1 1+1維時間自相似孤子
4．1．1 理論模型及時間自相似孤子解
4．1．2 光縴中自相似脈衝傳輸特性及操控
4．2 1+1維空間自相似孤子
4．2．1 理論模型及空間自相似孤子解
4．2．2 光學波導中自相似脈衝傳輸特性及操控
4．3 小結

第5章 2+l維空間自相似子的操控研究
5．1 2+1維空間自相似孤子
5．1．1 理論模型及空間自相似孤子解
5．1．2 空間自相似脈衝傳輸特性及操控
5．2 2+1維非均勻三次一五次非綫性介質中的局域孤子
5．2．1 理論模型及局域孤子解
5．2．2 局域孤子動力學及穩定性分析
5．3 小結

第6章 3+1維時空自相似脈衝的操控研究
6．1 時空自相似孤子
6．1．1 時空自相似孤子解
6．1．2 時空自相似脈衝傳輸特性及操控
6．2 三次一五次非綫性介質中的時空自相似孤子
6．2．1 時空自相似孤子解
6．2．2 時空白相似脈衝傳輸特性及操控
6．3 小結

第7章 1+l維畸形波的操控研究
7．1 1+l維皮秒畸形波
7．1．1 理論模型及畸形波解
7．1．2 皮秒畸形波傳輸特性及操控
7．2 1+1維飛秒畸形波
7．2．1 理論模型及畸形波解
7．2．2 飛秒畸形波操控及隧穿效應
7．3 小結

第8章 高維畸形波的操控研究
8．1 2+1維庫茲涅佐夫一馬孤子
8．1．1 理論模型及庫茲涅佐夫一馬孤子解
8．1．2 疊加的庫茲涅佐夫一馬孤子傳輸特性及操控
8．2 3+1維畸形波
8．2．1 理論模型及畸形波解
8．2．2 高維畸形波傳輸特性及操控
8．3 小結
參考文獻
結束語

前言/序言

光電信息處理與新型調製技術研究 本書係統性地探討瞭光電信息處理領域的前沿技術，聚焦於高帶寬、高精度信號傳輸與調製方案的設計與實現。內容涵蓋瞭從基礎光通信原理到先進調製格式的優化，以及在特定應用場景下的係統集成與性能評估。 第一章：光通信係統基礎與傳輸限製 本章首先迴顧瞭現代光通信係統的基本架構，包括光源、調製器、傳輸介質和探測器等關鍵組件的工作原理。重點分析瞭光縴通信中影響信息傳輸質量的幾個核心因素：色散（Chromatic Dispersion, CD）和偏振模色散（Polarization Mode Dispersion, PMD）。我們詳細闡述瞭這些綫性損傷機製如何導緻信號的展寬和碼間串擾（Inter-Symbol Interference, ISI）。 隨後，引入瞭非綫性效應在高速光通信中的作用。尤其關注瞭光縴中的自相位調製（Self-Phase Modulation, SPM）和交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM），以及四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）等效應，它們在高功率、高譜度占用率的係統中對信號的相位和幅度造成復雜的耦閤失真。 第二章：先進光調製格式與編碼理論 本章深入剖析瞭為剋服傳輸限製而發展起來的先進光調製格式。傳統的強度調製/直接檢測（IM/DD）係統因其靈敏度低和帶寬受限，已逐漸被相乾光通信技術取代。 我們詳細介紹瞭相乾檢測技術的原理，包括本振光注入、偏振復用和數字信號處理（DSP）的協同作用。重點對比瞭多種高階調製格式的性能優勢與挑戰： 1. 偏振復用（Polarization Division Multiplexing, PDM）技術：如何通過在兩個正交偏振態上傳輸獨立數據流來成倍提高頻譜效率。討論瞭PDM係統中偏振串擾的抑製方法。 2. M-ary 相移鍵控（M-PSK）與 M-ary 正交幅度調製（M-QAM）：分析瞭這些格式在相同符號率下實現更高比特率的能力，以及它們對光信噪比（OSNR）的敏感性差異。重點分析瞭高階QAM（如 16QAM, 64QAM）在麵對噪聲和非綫性效應時的魯棒性設計。 此外，本章引入瞭前嚮糾錯（Forward Error Correction, FEC）的原理及其在光通信中的應用。探討瞭軟判決譯碼（Soft-Decision Decoding）的性能提升，並討論瞭針對不同調製格式優化的定製化FEC編碼方案。 第三章：DSP在光信號恢復中的應用 數字信號處理（DSP）是現代高速光傳輸係統的“大腦”。本章集中討論DSP在補償傳輸損傷方麵的關鍵技術。 1. 色散補償：詳細闡述瞭如何在接收端利用快速傅裏葉變換（FFT）和逆傅裏葉變換（IFFT）實現基於電子域的色散補償算法，包括如何根據監測到的信號特徵自適應地確定色散參數。 2. PMD補償：介紹瞭基於算法的PMD均衡技術，如多模濾波（MMF）和基於代價函數的自適應均衡器（如最大似然序列估計 MLSE），以處理光縴中隨機變化的時延和偏振鏇轉。 3. 非綫性損傷的抑製：探討瞭利用基於代價函數的迭代算法，如非綫性均衡（NLE）技術，來預先或實時地逆轉光縴中的非綫性相位畸變。重點分析瞭基於多項式展開的近似逆模型在實際係統中的實現復雜度與性能權衡。 第四章：新型光信號處理技術與器件 本章側重於物理層和混閤處理層麵上的創新，旨在提高係統的集成度和能效。 1. 矽光子集成（Silicon Photonics）：探討瞭利用CMOS工藝製造光波導、調製器（如馬赫-曾德爾調製器 MZMs）和探測器的最新進展，及其在構建緊湊、低成本相乾收發機中的潛力。 2. 波長選擇開關與復用技術：研究瞭密集波分復用（DWDM）係統的關鍵技術，包括無源和有源的波長選擇開關（WSS）在靈活網絡重構中的應用。討論瞭頻譜效率更高的超密集波分復用（UDWDM）的物理限製。 3. 基於電吸收調製器（EAM）的高速調製：分析瞭EAM在光載波上直接調製的技術細節，以及其在數據中心內部連接（DCI）場景中的成本效益優勢。 第五章：光突發交換與動態網絡架構 本章將視野擴展到網絡層麵，討論瞭如何實現更靈活、資源利用率更高的光網絡。 1. 光突發交換（Optical Burst Switching, OBS）：介紹瞭OBS的基本概念，以及它如何通過緩存機製（電子緩存或光緩存）來解決分組網絡中的同步問題。重點分析瞭資源預留協議和調度算法的設計，以最小化丟包率和延遲。 2. 軟件定義網絡（SDN）在光網絡中的集成：探討瞭如何利用SDN的集中控製平麵來優化光層資源的分配，實現對波長路徑、功率電平的動態、全局優化管理。 3. 麵嚮邊緣計算和物聯網的光接入網（Access Networks）：分析瞭在5G和未來6G網絡中，光縴到戶（FTTH）和無源光網絡（PON）麵臨的帶寬需求激增和延遲敏感性挑戰。研究瞭如何將先進的調製和多址接入技術應用於這些接入場景。 本書旨在為從事高速光通信係統設計、光網絡規劃以及光電子器件研發的工程師和研究人員提供深入的理論指導和實用的技術參考。 --- （總字數約1500字）

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對這種偏嚮理論物理的專著通常會持謹慎態度，因為很多時候，概念的解釋會過於抽象，缺乏直觀感受。然而，這本書“非均勻光學傳輸”這個前綴，讓我覺得它可能提供瞭一種全新的視角來審視那些我們習以為常的光學現象。我希望作者不僅僅停留在求解非綫性薛定諤方程（NLS）的特定解，而是能用更生動的方式解釋這些解背後的物理機製。比如，自相似脈衝的形成機製，它是否暗示瞭一種能量與形狀的某種內在平衡？而“畸形脈衝”的齣現，又意味著哪些新的非綫性效應被激發齣來瞭？如果書中配有大量精美的仿真圖或實驗結果對比，能夠直觀展示脈衝從“正常”到“自相似”或“畸形”的轉變過程，那閱讀體驗一定會大大提升。我期待看到一個既有深度又有廣度的敘述。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構和深度，對於我這種需要經常進行跨學科研究的人來說，是極其重要的考量因素。我希望這本書不僅僅是針對光學專業人士的，還能為材料科學和等離子體物理背景的研究人員提供一個可理解的切入點。非均勻性往往意味著邊界效應或局部強耦閤，這些在不同領域都有廣泛的應用。我最感興趣的是，作者如何處理那些具有高度空間依賴性的非綫性項。在處理這些問題時，數值方法的選擇至關重要。如果書中能夠詳細對比不同數值方案（比如分裂步法在非均勻介質中的適用性或更高級的有限差分方法）的優缺點，並且分析它們在捕捉脈衝的細微畸變時的局限性，那這本書的實用價值將得到指數級的提升。這種對計算方法嚴謹性的關注，往往是區分優秀專著和平庸教材的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

每一次接觸新的專業書籍，我都會關注其作者團隊的學術背景和研究方嚮，這很大程度上決定瞭書籍的側重點。這本書的題目暗示瞭作者團隊在探索光場動力學中非常前沿的分支。我非常好奇，在“操控”脈衝的過程中，作者是否引入瞭諸如光孤子重組、光包絡振蕩等更高級的非綫性動力學概念？特彆是在非均勻背景下，傳統的孤子理論如何被修正？我希望看到的是一種對光脈衝在復雜環境中“生存與演化”的全麵哲學探討，而不僅僅是工程上的應用指導。如果書中能對未來該領域可能的發展方嚮，比如利用這些畸形脈衝進行新型信息編碼或高精度傳感，提供一些富有啓發性的展望，那就再完美不過瞭。這本書的潛在價值，在於它能否激發下一代研究者去探索那些尚未被充分理解的非綫性光場結構。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當引人注目，那種深邃的藍色背景下，光束以一種奇特的方式扭麯延伸，立刻抓住瞭我對非綫性光學領域的興趣。我一直對光在復雜介質中傳輸時的行為感到好奇，尤其是當介質本身的性質隨著空間或時間變化時，光脈衝會發生怎樣意想不到的演變。這本書的書名，雖然聽起來專業性極強，但正是它所暗示的挑戰性讓我躍躍欲試。我期待看到作者如何深入淺齣地剖析那些在均勻介質中很難觀察到的現象。尤其“自相似脈衝”和“畸形脈衝”這兩個概念，聽起來就充滿瞭動態和不確定性，很想瞭解它們是如何在非均勻環境中被成功地“操控”的。如果這本書能夠提供清晰的理論框架和富有洞察力的實驗驗證，那它無疑會成為我書架上的一本常青樹，隨時可以拿齣來迴顧和學習。我對它的物理圖像的清晰度和數學模型的嚴謹性抱有很高的期望。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注光通信和超快物理學的研究者，我一直在尋找能將基礎理論與前沿應用緊密結閤的著作。這本書的標題立刻將我的注意力吸引到瞭一個非常關鍵且具有挑戰性的領域——如何精確控製在非標準光縴或波導中傳輸的超短脈衝。在許多實際應用場景中，比如高功率激光係統或光縴傳感，傳輸路徑的非均勻性是不可避免的“敵人”。因此，如果本書能夠係統地闡述如何通過設計特定的非均勻結構（比如梯度摺射率材料）來實現對脈衝形狀、群速度色散（GVD）甚至脈衝頻譜的精準塑形，那將是非常寶貴的知識財富。我特彆關注作者是否深入探討瞭諸如自聚焦、自散焦的相互作用如何導緻這些奇異脈衝的産生與演化，以及是否給齣瞭有效的控製策略，這比單純的理論推導更具實際指導意義。