激光技術與光縴通信實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周建華，蘭嵐 編

圖書標籤:

• 激光技術
• 光縴通信
• 實驗教學
• 光電子技術
• 通信工程
• 物理實驗
• 高等教育
• 理工科
• 通信原理
• 光波技術

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301266090

版次：1

商品編碼：11876956

包裝：平裝

叢書名： 21世紀全國本科院校電氣信息類創新型應用人纔培養規劃教材

開本：16開

齣版時間：2015-12-01

用紙：膠版紙

頁數：188

字數：269000

編輯推薦

　　本書可作為電子科學與技術專業（光電工程與光通信方嚮）、光信息科學與技術專業的本科生及研究生的實驗教材或參考書，也可供相關專業的工程技術人員和高校教師參考。

內容簡介

　　本書包括激光原理與技術和光縴通信兩方麵的實驗內容，內容包含激光原理與技術和光縴通信技術兩大課程的相關實驗項目，以及實驗項目內涉及的實驗儀器工作原理的介紹。*書分為三大部分：*一部分介紹激光原理與技術的實驗項目（7個），包括He-Ne激光器的組裝調試和增益係數的測量、He-Ne激光器的模式分析、Nd:YAG倍頻電光調Q激光的參數測量等；第二部分介紹光縴通信技術的實驗項目（12個），包括光縴通信基礎實驗6個、數字光縴通信實驗2個、模擬光縴通信實驗1個、波分復用實驗1個、光縴光柵實驗1個和摻鉺光縴放大器（EDFA）實驗 1個；第3部分介紹實驗項目內涉及的各種儀器和設備的工作原理和使用方法，如Nd:YAG激光器、激光束質量分析儀、光縴熔接機、光譜儀等。
　　本書可作為電子科學與技術專業（光電工程與光通信方嚮）、光信息科學與技術專業的本科生及研究生的實驗教材或參考書，也可供相關專業的工程技術人員和高校教師參考。

目錄

第一篇 激光原理與技術實驗
實驗1 He-Ne激光器的組裝調試及其增益係數的測量 1
實驗2 He-Ne激光器的模式分析 10
實驗3 He-Ne激光束質量分析與參數測量 16
實驗4 聲光鎖模與腔內選頻單縱模激光實驗 27
實驗5 Nd:YAG電光調Q激光的參數測量 45
實驗6 Nd:YAG倍頻聲光調Q激光參數測量 61
實驗7 半導體激光二極管泵浦固體激光器實驗 66
實驗8 單光子計數實驗 74
實驗9 四象限探測器及光電定嚮實驗 88
實驗10 激光相位測距實驗 98
第二篇 光縴通信實驗
實驗1 光縴切割與焊接技術實驗 107
實驗2 插入法測光縴的平均損耗係數 114
實驗3 光時域反射計測量光縴鏈路特性 122
實驗4 單模光縴的色散測量 128
實驗5 光無源器件性能參數的測試 133
實驗6 半導體激光器輸齣特性測量 147
實驗7 數字光縴通信係統誤碼率的測量 158
實驗8 信號眼圖的測試 162
實驗9 光波分復用係統的特性測量 167
實驗10 摻鉺光縴放大器結構設計與性能測試 177
參考文獻 185

前言/序言

《光影的脈絡：探尋現代信息傳遞的奧秘》 在信息爆炸的時代，我們無時無刻不沉浸在數據的洪流之中。從清晨喚醒你的手機鬧鍾，到夜晚你與遠方親友的視頻通話，再到支撐起整個互聯網世界的龐大網絡，這一切的流暢運轉都離不開一項至關重要的技術——信息的傳遞。而在這場信息傳遞的革命中，光，這個最古老也最神秘的媒介，正扮演著越來越核心的角色。本書將帶領您穿越光影的脈絡，深入理解現代信息傳遞背後的物理原理、關鍵技術以及它們如何共同編織起我們今日觸手可及的數字世界。 第一章：信息的編碼與數字的基石 在探討光的應用之前，我們首先需要理解“信息”本身是如何被捕捉、處理和轉化的。本章將從信息論的基本概念齣發，介紹數字信息的核心——比特。我們將剖析模擬信號與數字信號的區彆，以及為何數字信號能夠實現如此高效、可靠的傳輸。您將瞭解到，從文字、圖像到聲音、視頻，一切復雜的信息最終都可以被分解為一串串0和1的二進製代碼。我們將探討二進製編碼的原理，以及各種常見的編碼方式，例如ASCII碼、Unicode等，它們是如何將人類的語言和情感轉化為機器能夠理解的語言。此外，本章還會涉及信息傳輸中的基本挑戰，例如噪聲、失真和損耗，以及數字信號在應對這些挑戰時所展現齣的強大優勢。我們將初步瞭解采樣、量化和編碼等關鍵步驟，這些步驟是實現信息數字化和高效傳輸的基礎。 第二章：電磁波的舞蹈：信息的載體 信息需要載體來傳播，而在廣闊的通信領域，電磁波無疑是最主要的載體之一。本章將深入探索電磁波的本質，理解其波粒二象性、頻率、波長和振幅等基本屬性。我們將介紹不同頻段的電磁波在通信中的應用，從低頻的無綫電廣播到高頻的微波通信，再到如今成為信息高速公路主乾的更高頻段。您將瞭解，不同的電磁波頻段擁有不同的傳播特性和帶寬，這直接影響瞭它們在通信中的適用範圍和信息傳輸能力。本章還將闡述電磁波的産生與探測原理，以及如何通過調製技術將信息“搭載”到電磁波上，實現信息的無綫傳輸。我們將接觸到調幅（AM）、調頻（FM）等經典調製方式，並為後續章節中更高級的光學調製技術打下基礎。 第三章：晶體管的革命：計算的基石 如果沒有強大的計算能力來處理海量的信息，信息的傳遞將毫無意義。本章將追溯現代電子技術的核心——晶體管的發展曆程。我們將深入剖析半導體材料的特性，理解PN結的形成及其在二極管和三極管中的應用。您將瞭解到，晶體管是如何從一個微小的電子元件，發展成為構成集成電路（IC）的基本單元，並最終催生齣計算機、智能手機等我們生活離不開的數字設備。我們將詳細介紹晶體管的開關特性，以及它如何實現邏輯運算，構建齣復雜的數字電路。本章還會探討集成電路的設計與製造過程，以及摩爾定律對電子産業持續發展的推動作用。理解晶體管的原理，就是理解現代信息社會能夠如此高效運轉的內在邏輯。 第四章：數據的海洋：存儲與管理的藝術 海量的信息需要被妥善地存儲和高效地管理。本章將帶您探索數據存儲技術的演變，從早期的穿孔卡片、磁帶，到如今的硬盤驅動器（HDD）、固態硬盤（SSD），再到未來的存儲技術。我們將詳細介紹不同存儲介質的工作原理，例如磁存儲、閃存技術以及光學存儲的潛力。您將瞭解到，存儲密度、讀寫速度、穩定性和成本是衡量存儲技術優劣的關鍵指標。本章還將觸及文件係統、數據庫管理係統等軟件層麵的技術，它們是如何組織、檢索和管理海量數據的，保證信息的可訪問性和完整性。我們還將討論數據安全與備份的重要性，以及當前在數據保護方麵所麵臨的挑戰。 第五章：網絡的世界：連接的脈絡 信息的價值在於其流動與共享，而網絡正是實現這一切的橋梁。本章將深入剖析計算機網絡的構成與原理，從局域網（LAN）到廣域網（WAN），再到互聯網（Internet）。我們將介紹網絡拓撲結構、通信協議（如TCP/IP協議棧）以及數據包的傳輸過程。您將瞭解到，路由器、交換機等網絡設備是如何協同工作，將數據從源頭發送到目的地。本章還會探討不同類型的網絡連接方式，例如以太網、Wi-Fi以及蜂窩網絡，以及它們在速度、覆蓋範圍和可靠性上的差異。我們將初步接觸到網絡安全的概念，包括防火牆、加密技術等，它們是如何保障網絡通信的安全。 第六章：數字信號的處理：算法的力量 數字信號一旦被傳輸和存儲，就需要進行各種處理，以提取有用的信息、壓縮數據、去除噪聲或者進行分析。本章將重點介紹數字信號處理（DSP）的基本概念和核心技術。您將瞭解到，濾波、變換（如傅裏葉變換）、壓縮編碼（如JPEG、MP3）等算法是如何在數字域中對信號進行操作的。我們將探討這些算法的數學原理，以及它們在圖像處理、音頻處理、語音識彆等領域的廣泛應用。本章還會涉及一些高級的信號處理技術，例如自適應濾波和機器學習在信號處理中的應用，它們如何讓信號處理係統更加智能和高效。 第七章：用戶界麵：人機交互的直觀體驗 再先進的技術，最終也需要與人交互。本章將聚焦於用戶界麵（UI）和用戶體驗（UX）的設計理念。我們將探討圖形用戶界麵（GUI）的齣現如何徹底改變瞭人們與計算機交互的方式。您將瞭解到，直觀、易用的界麵設計能夠極大地提高信息的可訪問性和用戶的滿意度。本章還會涉及不同交互方式的發展，例如命令行界麵（CLI）、觸摸屏界麵、語音界麵以及新興的虛擬現實（VR）和增強現實（AR）界麵。我們將討論用戶中心設計原則，以及如何通過閤理的布局、清晰的導航和有效的反饋，為用戶創造流暢、愉悅的數字體驗。 第八章：數據可視化：洞察數字背後的故事 當麵對海量數據時，純粹的數字往往難以理解其內在的規律和趨勢。本章將引導您進入數據可視化的世界。我們將介紹將數據轉化為圖形、圖錶和地圖等視覺形式的方法。您將瞭解到，各種圖錶類型（如柱狀圖、摺綫圖、散點圖、餅圖）如何能夠直觀地展示數據的分布、比較和關係。本章還將觸及更高級的可視化技術，例如交互式可視化、地理信息可視化以及3D可視化，它們如何幫助我們更深入地洞察數據，發現隱藏的模式和洞見。我們將討論優秀的數據可視化作品所具備的特點，以及如何通過視覺元素的設計，有效地傳達復雜的信息。 第九章：信息安全：守護數字世界的盾牌 隨著信息化的深入，信息安全的重要性日益凸顯。本章將全麵審視信息安全領域的挑戰與對策。我們將介紹常見的網絡攻擊手段，例如病毒、木馬、釣魚攻擊、DDoS攻擊等，以及它們對個人和企業造成的潛在威脅。您將瞭解到，加密技術（如對稱加密和非對稱加密）、身份認證、訪問控製等安全機製是如何構建數字世界的安全屏障的。本章還會探討隱私保護的重要性，以及當前在數據泄露和個人信息濫用方麵的法律法規和技術解決方案。我們將討論安全意識的培養，以及個人和組織在信息安全方麵應該采取的防護措施。 第十章：未來的脈動：前沿技術展望 信息傳遞和處理的技術仍在不斷發展，本章將帶領您展望未來的脈動。我們將探討當前活躍的研究領域，例如人工智能（AI）在信息處理中的顛覆性應用，如何通過機器學習和深度學習來自動化信息分析、優化通信網絡、甚至創造新的信息生成方式。您還將瞭解到，物聯網（IoT）將如何連接數以億計的設備，産生海量的數據流，並對信息處理和傳輸提齣新的挑戰。本章還會涉及量子計算對信息加密和數據處理的潛在影響，以及新興的生物信息學和腦機接口等技術，它們可能為信息交互和傳遞帶來革命性的變革。我們對未來的展望，將基於當前技術發展的趨勢和科學研究的前沿。 本書旨在為您構建一個關於信息傳遞和處理的完整圖景，從最基礎的數字編碼到最前沿的未來技術。我們希望通過對這些關鍵技術領域的深入淺齣地探討，能夠激發您對信息時代的好奇心，並理解我們所處的數字世界是如何被這些“光影的脈絡”所連接和塑造的。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭大量時間研究這本書裏關於激光安全規範和光譜分析的部分，因為我目前的工作涉及到高功率激光器在材料加工中的應用，對操作規程和安全距離的精確計算非常關注。我特彆留意瞭其中關於不同波長激光對人體組織損傷閾值以及推薦的防護眼鏡選擇標準。遺憾的是，這部分內容寫得比較籠統，僅僅停留在國際標準（如IEC 60825-1）的引用層麵，缺乏具體的工程實例分析。例如，當我們在一個復雜的工業環境中，同時使用多種激光源時，如何進行疊加風險評估，書中並未給齣深入的指導。此外，對於新型非綫性晶體（如PPLN）在超快激光産生中的應用，以及如何通過自相關測量來精確錶徵飛秒脈衝的啁啾情況，書中幾乎沒有涉及。我原本希望能看到一些關於鎖模機製的詳細對比，例如剋爾透鏡鎖模與半導體可飽和吸收鏡（SESAM）鎖模在穩定性和脈衝形狀控製上的優劣分析。目前的論述更像是對現有成熟儀器的說明書的文字化復述，缺乏對底層物理機製的深刻挖掘和工程實踐的優化策略討論。對於追求極緻脈衝性能的科研人員來說，這本書提供的幫助非常有限。

評分☆☆☆☆☆

這本書拿到手的時候，我原本期待能深入瞭解一些前沿的納米光子學器件設計原理，比如如何通過超材料結構來調控光的行為，實現更精密的傳感或者更高效的能量收集。我對光場調控的興趣點主要集中在那些打破傳統衍射極限的創新技術上，比如近場掃描光學顯微鏡（NSOM）在材料錶麵缺陷分析中的應用，或者新型光捕獲結構在太陽能電池中的集成方案。然而，整本書的側重點似乎更偏嚮於基礎的光學元件操作和較為成熟的通信係統搭建。它詳細地描述瞭如何搭建一個簡單的乾涉儀，或者如何計算光縴中的損耗和色散參數，這些內容雖然紮實，但對於已經有一定光學背景的讀者來說，略顯基礎和保守。我更希望看到的是關於量子點、鈮酸鋰波導或者集成光子學芯片的最新進展，比如如何利用光子集成電路（PIC）技術，將復雜的係統小型化，並在高速數據中心中實現低功耗的信號處理。如果書中能夠加入一些關於機器學習在光通信係統優化中的應用案例，或者關於太赫茲波段光電調製的探討，那將會大大提升其前沿性和吸引力。總而言之，它更像是一本為初學者準備的“入門指南”，而非探索未知領域的“探險地圖”。

評分☆☆☆☆☆

這本書在“光縴的製造與測試”部分給我的感受是，它過於偏重於宏觀的傳輸損耗測量和幾何尺寸的校準，例如摺射率剖麵的測試方法，以及如何使用OTDR（光時域反射儀）定位故障點。這些都是工程運維中常用的技能，對於現場工程師來說或許很有用。然而，我真正想瞭解的是那些影響光縴長期可靠性和性能的關鍵因素：比如氫緻吸收（Dihydrogen-induced absorption）在長期高濕環境下的影響機製，或者光縴在彎麯半徑極小時的應力雙摺射如何影響偏振態的保持能力。我期望書中能包含對新型低損耗摻雜材料的研究，以及光縴拉絲過程中對核心網應力的精確控製技術。此外，對於特種光縴——比如中空芯光縴或高非綫性光縴（HNLF）——的製造工藝難點和其獨特的物理特性，書中幾乎沒有涉及。目前的敘述更像是對標準單模光縴（SMF-28）的常規操作手冊的擴展，缺乏對材料科學在光縴性能突破中的驅動作用的探討，使得這本書在材料和器件層麵顯得不夠“硬核”。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的結構感到有些睏惑，因為它似乎在“技術基礎”和“係統應用”之間搖擺不定，但沒有一個環節能夠做到深入。比如，在討論光電器件時，它花瞭大量篇幅介紹PIN光電二極管的基本工作原理和等效電路模型，這在任何一本半導體物理教材中都能找到。我更感興趣的是高帶寬雪崩光電二極管（APD）在接收端噪聲優化方麵的最新進展，特彆是如何通過冷卻或偏置電壓的精細控製來壓製暗電流，以應對數十Gbps以上的突發數據流。再者，在通信係統章節，它講解瞭強度調製與直接檢測（IM/DD）的鏈路預算計算，這屬於入門級的課程內容。真正具有挑戰性的是相乾檢測技術，例如如何設計和校準本振光，以及如何在接收端實現復雜的數字信號處理（DSP）來補償光縴中的偏振模色散（PMD）和非綫性效應。這本書對這些關鍵的現代通信技術避而不談，使得其技術深度遠未達到專業參考書的標準。讀完後，我感覺自己對“如何搭建一個基礎的收發模塊”有所瞭解，但對於“如何構建一個能夠抵抗真實世界復雜傳輸損耗的超高速光網絡”依然感到迷茫。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱衷於探究光縴傳感技術發展方嚮的工程師，我翻閱這本書時，主要關注瞭分布式傳感和新型傳感介質的章節。我非常期待看到諸如布裏淵散射（BS）或拉曼散射（RS）在實時溫度和應變監測中的高級應用，特彆是那些涉及光縴光柵（FBG）陣列的解調算法優化。我希望書中能夠提供更復雜的信號處理流程，比如如何利用傅裏葉變換或者小波分析來有效分離不同反饋源的信號，從而提高傳感網絡的信噪比和空間分辨率。然而，書中對光縴特性的討論，更多地停留在模式場直徑（MFD）和有效麵積的計算上，這些是構建通信鏈路時的基礎參數，與我所關注的基於光縴非綫性效應的傳感應用關聯性不強。我曾希望書中能包含一些關於全光信號處理網絡的討論，比如如何利用光縴延遲綫實現信號的存儲和交換，或者如何利用非綫性效應進行波長轉換，以擴展傳感網絡的可尋址範圍。這本書在傳感應用上的覆蓋麵顯得有些狹窄，主要聚焦於較為經典的強度調製和相位調製原理，對於利用光縴非綫性進行更智能、更精細測量的技術路綫，著墨太少。