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赵梓森 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030342218

商品编码：29329500986

包装：平装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名：光纤通信技术概论

定价：35.00元

作者：赵梓森

出版社：科学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787030342218

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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近几年，通信网络技术有较大的发展，光器件也有新的发展。光纤通信技术概论概要地介绍了光纤通信技术，包括光纤光缆、光纤通信所用的器件、光纤通信系统和光纤通信网络。光纤通信技术概论的特点是内容新颖，简明扼要。
光纤通信技术概论内容通俗易懂，适合通信专业人员、学生和教师参考，也可供非通信专业人员阅读学习。

目录

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前言
章 概论
1.1 光纤通信发展史
1.2 光纤导光原理
1.3 光纤通信系统工作原理
1.4 光纤通信网
1.5 光纤通信的发展前景和趋势
第2章 光纤和光缆
2.1 概述
2.2 光纤的制造工艺
2.2.1 OVD法制造光纤预制棒
2.2.2 MCVD法制造光纤预制棒
2.2.3 VAD法制造光纤预制棒
2.2.4 PCVD法制造光纤预制棒
2.2.5 各种制造预制棒方法的优缺点和混合方法
2.2.6 光纤拉制工艺
2.3 光纤的特性
2.3.1 光纤的衰减特性(损失特性)
2.3.2 光纤的色散和带宽特性
2.3.3 光纤的偏振特性
2.3.4 光纤的标准
2.3.5 特种光纤
2.4 光缆
2.4.1 光纤套塑
2.4.2 光缆的结构和种类
2.4.3 光纤光缆的连接
第3章 光纤通信用的光源和光放大
3.1 概述
3.2 光源
3.2.1 半导体光源发光原理
3.2.2 LED和激光器的特性
3.3 光放大器
3.3.1 半导体光放大器
3.3.2 掺铒光纤光放大器
3.3.3 采用平面光波导集成工艺
3.3.4 掺镨光纤光放大器
3.3.5 拉曼放大
3.4 先进的光源和光放大器
3.4.1 分布反馈激光器
3.4.2 多量子阱激光器
3.4.3 垂直腔激光器
3.4.4 波长可调激光器
3.4.5 外腔光纤光栅DFB激光器
3.4.6 光纤激光器
3.5 光器件与光纤的耦合连接
第4章 光检测器、光开关和其他光器件
4.1 光检测器
4.1.1 概述
4.1.2 PIN光电检测器
4.1.3 雪崩光电二极管
4.1.4 光检测器的应用
4.2 光开关
4.2.1 机械光开关
4.2.2 微电机光开关
4.2.3 热光开关
4.2.4 平面波导光开关
4.2.5 半导体光开关
4.2.6 高分子光开关
4.2.7 液晶光开关
4.3 其他光器件
4.3.1 光滤波器
4.3.2 光功率分配器
4.3.3 光隔离器
第5章 光纤通信系统
5.1 概述
5.2 电路交换、ATM交换和包交换
5.2.1 电路交换
5.2.2 ATM交换
5.2.3 包交换
5.3 光调制和光复用技术
5.3.1 光直接调制
5.3.2 光外调制
5.3.3 光正交相移键控调制和正交幅度调制
5.3.4 时分复用编码技术
5.3.5 光波分复用技术
5.3.6 极化复用技术
5.3.7 光正交频分复用
5.3.8 光码分多址复用
5.4 光纤通信系统设备
5.4.1 光发送机
5.4.2 光接收机
5.4.3 相干光接收机
5.4.4 光中间放大
5.4.5 光纤线路设计
5.4.6 光纤线路保护系统
5.5 维护监测系统
5.6 实用化的光纤通信系统终端
5.6.1 光传送网终端设备
5.6.2 包交换机和包传送网
5.6.3 软交换
5.6.4 多业务传送平台
5.6.5 多媒体子系统
第6章 光纤通信网、局域网、城域网、广域网和接入网
6.1 概述
6.2 通信网的总体基本架构
6.2.1 网络的垂直和分割架构
6.2.2 网络的拓扑结构
6.2.3 网络需要的带宽
6.3 城域网、局域网和以太网
6.3.1 城域网
6.3.2 多业务传送平台
6.3.3 弹性分组环
6.3.4 局域网和以太网
6.4 广域网
6.4.1 电路方式与点对点链路和分组方式
6.4.2 帧中继
6.4.3 异步传输模式和多协议标签交换技术
6.5 接入网
6.5.1 数字用户线
6.5.2 光纤电缆混合
6.5.3 光接入网和FTTx
6.5.4 PON的P2P和P2MP需要的有源器件
6.5.5 FTTx
第7章 互联网、光传送网和分组传送网
7.1 概述
7.1.1 TCP/IP
7.1.2 IP地址
7.1.3 子网划分
7.1.4 路由器
7.1.5 服务器、转发器、集线器和网桥
7.1.6 Web和DNS
7.2 光传送网
7.2.1 概述
7.2.2 光交叉连接设备
7.2.3 光分插复用器
7.3 分组传送网
7.3.1 PTN分组的T-MPLS和PBT技术体制
7.3.2 PTN伪线技术
第8章 综述和展望
8.1 综述
8.1.1 电信局和计算机网的连接
8.1.2 城域网的OTN和PTN架构
8.1.3 IP传送网技术的发展趋势和路线
8.1.4 接入网宽带传送技术的参数比较
8.1.5 P2P和PON的对比
8.1.6 P2P通信时、2、3层的传输过程
8.1.7 互联网、以太网和ATM协议的主要特点
8.2 展望
参考文献
常用术语英汉对照表

作者介绍

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文摘

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序言

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引言：穿越光纤，探寻信息传递的奇迹 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不在被海量的数据洪流所包围。无论是远程会议中清晰流畅的画面，还是云端存储中触手可及的文件，抑或是实时更新的新闻资讯，这一切的实现，都离不开一种神奇的介质——光纤。它以近乎光速的传输能力，构建起了连接世界的数字神经系统，彻底改变了我们获取、分享和处理信息的方式。 本书旨在为您揭开光纤通信神秘的面纱，深入浅出地剖析其背后的科学原理、技术发展以及广阔的应用前景。我们将一同踏上这场探索之旅，从基础的光学知识出发，逐步深入到光纤通信系统的各个关键环节，理解信息如何被编码、传输、接收，以及在这个过程中所面临的挑战与解决方案。 第一章：光的基础——信息的载体 要理解光纤通信，首先需要对“光”这一信息载体有基本的认识。光，作为一种电磁波，拥有波粒二象性，它既可以像水波一样传播，又可以被看作是由一个个光子组成的粒子流。我们生活中的各种颜色，实际上对应着不同波长的光。在光纤通信中，我们通常利用近红外光波段，这些波长对人眼不可见，但却能被有效地在光纤中传输，并且不易受到外界干扰。 我们将探讨光的产生方式，例如半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。LED发出的光相对分散，而LD则能产生高度相干、单色的激光束，后者在光纤通信中因其指向性强、能量集中而成为首选。我们还会介绍光是如何在介质中传播的，特别是折射和反射的原理。正是基于全反射的原理，光才能在光纤内部不断进行反射，从而实现长距离的传输。 第二章：光纤的结构与原理——信息传输的通道 光纤，顾名思义，就是利用玻璃或塑料制成的细丝，作为传输光的介质。它的核心结构可以简化理解为“芯”（core）和“包层”（cladding）。芯的折射率略高于包层，当光从芯射向包层时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，光束就会被束缚在芯内传播，如同在镜子中不断前进。 我们将详细介绍不同类型光纤的构造，包括单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。单模光纤的纤芯直径非常小，只允许一种模式的光传输，这使得信号失真最小，传输速率最高，是长距离、大容量通信的首选。多模光纤的纤芯直径较大，允许多种模式的光传输，但传输过程中容易产生“模间色散”，限制了其传输距离和速率，多用于短距离通信。 此外，我们还将深入研究光纤的制造工艺，了解如何精确控制光纤的直径、折射率分布等关键参数，以保证其优异的传输性能。同时，对光纤中的损耗机制，如吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗，进行细致的分析，这是理解光纤通信系统设计和优化的基础。 第三章：光源与探测器——光信号的“眼睛”与“嘴巴” 要实现光纤通信，除了传输介质光纤，还需要能够产生光信号的光源，以及能够接收并转换为电信号的探测器。 光源方面，我们将重点介绍激光二极管（LD）和发光二极管（LED）。激光二极管因其高亮度、单色性和良好的调制特性，在现代光纤通信系统中扮演着核心角色。我们将探讨不同类型的激光器，如DFB（分布反馈）激光器和FP（法布里-珀罗）激光器，以及它们在不同应用场景下的优势。LED虽然速率和性能不如LD，但其成本低廉，在一些低速、短距离的应用中仍有广泛使用。 探测器，顾名思义，是将接收到的光信号转换成电信号的关键组件。我们将详细介绍几种主要的探测器，如PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。PIN二极管响应速度快，具有良好的线性度，而APD则具有内建的放大作用，能够探测到微弱的光信号，在长距离通信中尤为重要。我们还会讨论探测器的响应速度、灵敏度、噪声等重要性能参数，以及它们如何影响整个通信系统的性能。 第四章：调制与解调——信息的“编码”与“解码” 光纤通信并非直接传输原始电信号，而是需要将信息“编码”到光信号中，再进行传输。这个过程就是调制。如同我们给信件写上地址才能送达一样，调制是将信息“标记”到光信号上的过程。 我们将探讨常见的调制方式，如强度调制、频率调制和相位调制。在光纤通信中，最常用的是强度调制，即通过改变光源的输出光强度来代表信息。例如，强光代表“1”，无光代表“0”。我们将深入了解直接调制和外部调制的区别，以及它们各自的优缺点。 接收端，则需要将携带信息的“编码”光信号“解码”出来，恢复成原始的电信号，这个过程称为解调。我们将分析解调器的原理，以及如何通过电子电路将接收到的光信号转换回可用的电信号。 第五章：光放大器与中继——突破传输距离的界限 光信号在传输过程中会受到损耗，强度会逐渐减弱。为了实现超长距离的通信，就需要克服信号衰减的问题。光放大器和中继器就是解决这个问题的关键技术。 光放大器可以直接放大光信号，而无需将其转换为电信号再放大，这大大简化了系统结构，提高了传输效率。我们将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA），它是目前应用最广泛的光放大器之一，能够有效地放大1550nm波段的光信号。我们还将探讨其他类型的光放大器，以及它们在不同通信系统中的应用。 中继器则是一种将衰减的光信号接收下来，转换为电信号，进行放大和再生，然后再重新转换为光信号发射出去的设备。尽管光放大器在很多场合已经取代了中继器，但在一些特定情况下，中继器仍然发挥着重要作用。 第六章：光器件与模块——构建光纤通信的积木 光纤通信系统是由一系列精密的光学和电子器件组成的。我们将逐一介绍这些重要的组成部分，了解它们的功能和工作原理。 光连接器和耦合器： 用于连接和分路光纤，确保光信号的传输损耗最小。 光开关： 用于动态地改变光信号的传输路径，实现信号的路由和切换。 光复用器（WDM）： 允许在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，极大地提高了光纤的传输容量。我们将深入了解波分复用（WDM）、粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）等技术。 光模块： 将光源、探测器、调制/解调电路等集成在一起，形成一个标准化的接口，方便系统的组装和升级。 第七章：光纤通信系统设计与优化 在实际应用中，如何设计和优化一个高效、可靠的光纤通信系统至关重要。我们将探讨系统设计的关键考虑因素，包括： 系统容量规划： 根据业务需求确定所需的传输速率和通道数量。 传输距离的计算： 综合考虑光纤损耗、光源功率、探测器灵敏度和放大器的增益等因素。 色散管理： 针对单模光纤中的色散效应，采取措施进行补偿，保证信号的完整性。 噪声分析与抑制： 识别系统中的各种噪声源，并采取相应措施进行抑制。 可靠性设计： 考虑备用通道、冗余备份等，确保系统的稳定运行。 第八章：光纤通信的应用与未来展望 光纤通信技术已经渗透到我们生活的方方面面，并仍在不断拓展其应用边界。 长途骨干网： 连接城市、国家乃至全球的通信大动脉。 接入网： 将高速宽带引入家庭和企业，实现“光进万家”。 数据中心： 为海量数据的高速交换提供支持。 无线通信前传与回传： 为5G、6G等移动通信网络提供强大的传输支撑。 新兴应用： 如海底通信、智能电网、医疗诊断、传感网络等。 展望未来，光纤通信技术将继续朝着更高速度、更大容量、更低成本、更低功耗的方向发展。硅光子技术、相干光通信、量子通信等前沿技术，将进一步推动光纤通信能力的飞跃，为构建更加智能、互联的未来世界奠定坚实的基础。 结语 通过本书的学习，您将对光纤通信技术有一个全面而深入的理解。从基础的光学原理，到复杂的系统设计，再到广阔的应用前景，我们希望能够激发您对这一领域的兴趣，并为您提供宝贵的知识财富。光纤通信，作为现代信息社会的基石，其发展进程必将持续引领科技的进步，并深刻影响着我们的生活。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《光纤通信技术概论》的过程中，我不断被书中描述的“速度”和“容量”所震撼。从早期通信的缓慢和有限，到如今动辄 Gbps、Tbps 的传输速率，再到能够承载海量数据的巨大容量，这其中的跨越是惊人的。我常常会想象，在那些没有光纤的年代，人们是如何忍受着信息传递的滞后和有限。而这本书，则生动地展现了人类在追求极致信息传输速度和容量上的不懈努力。从光脉冲的产生、编码，到如何高效地在光纤中传输，再到如何从杂乱的信号中提取出纯净的信息，每一个环节都凝聚着无数智慧和心血。这不仅仅是技术上的突破，更是一种对人类社会发展模式的深刻改变。更快的速度意味着更快的知识传播，更广的合作范围，更高效的经济运行。这本书让我深刻地体会到，信息传输能力的提升，是如何直接驱动着社会进步的。它让我更加珍惜如今触手可及的信息，也让我对未来通信技术的发展充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

尽管我对书中的技术细节并非全然精通，但我能深切感受到《光纤通信技术概论》所传达出的那种“连接”的力量。从宏观上看，光纤通信网络将世界各地的人们紧密地联系在一起，打破了地理的隔阂，使得信息、知识、情感的传播变得前所未有的便捷。从微观上看，书中对于各个技术环节的阐述，也无不体现着“连接”的精妙。比如，光纤是如何将微小的光信号稳定地传输，如何将不同的信号“连接”起来而不相互干扰，以及如何将接收到的信号“连接”成完整的信息。这种“连接”的概念，贯穿了整本书，让我对信息传输的本质有了更深刻的理解。它让我意识到，技术不仅仅是冷冰冰的硬件和软件，更是人类渴望沟通、渴望连接的本能的延伸。当我合上书本，回想起那些关于光纤、信号、网络的概念，我感受到的是一种跨越时空的连接，一种将分散的信息汇聚成整体的智慧，这是一种令人振奋的体验。

评分☆☆☆☆☆

终于读完了赵梓森教授的《光纤通信技术概论》，这本书给我留下了极其深刻的印象，但并非源于其技术内容的深度（虽然我知道这方面肯定很扎实），而是因为它在我的脑海中激荡起了更广阔的联想。在翻阅的过程中，我常常会不自觉地将书中所提及的“信息传输”与人类文明的发展史联系起来。从最早的烽火狼烟，到电报、电话，再到如今的光纤通信，每一次信息传递方式的革新，都直接催生了社会结构的重塑和生产力的飞跃。书中的每一章，仿佛都像是历史长河中的一个浪花，推动着人类社会朝着更高效、更互联的方向发展。我甚至开始想象，在那些早期通信技术尚未成熟的时代，人们是如何克服地理的阻隔，如何维系着彼此的情感和协作。而《光纤通信技术概论》所描绘的，正是将这种古老的需求推向极致的现代解决方案，它不仅仅是技术的进步，更是人类跨越空间、连接彼此的永恒追求的最新注脚。这种宏观的视角，让我觉得这本书的意义远不止于技术手册，它更像是一扇窗，让我得以窥见技术如何深刻地改变着人类的命运。

评分☆☆☆☆☆

《光纤通信技术概论》的阅读过程，也让我联想到了一些非常有趣的生活场景。当我在日常生活中使用手机、观看高清视频、或者进行视频会议时，我很难想象在这背后，是多么复杂而精密的科技在支撑着这一切。赵梓森教授的这本书，就像是为我揭开了这层神秘的面纱。我开始去观察那些埋藏在地下的光缆，那些通信基站，以及那些连接我与世界的无数个看不见的节点。我不再仅仅是信息的消费者，而是开始成为一个对信息传输过程有了初步了解的“参与者”。这种“知道原理”的体验，让我在享受科技便利的同时，多了一份对背后工程师和科学家们的尊敬。书中所描绘的那些技术名词，不再是冰冷的术语，而是承载着我与朋友家人之间沟通的桥梁，是我获取知识、了解世界的通道。我甚至开始想象，未来通信技术的发展，会如何进一步改变我们的生活方式，例如全息通信、触觉互联网等等，这些曾经只存在于科幻小说中的场景，或许正在《光纤通信技术概论》所描绘的技术基础上逐步实现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，让我仿佛置身于一个庞大而精密的机械装置之中，而我则是其中一个微小却又至关重要的齿轮。书中的每一个概念，无论是光信号的产生、传输，还是接收，都像是一个独立的部件，但当它们组合在一起，就构成了一个能够承载海量信息、横跨万里之遥的复杂系统。《光纤通信技术概论》并非简单地罗列公式和原理，而是以一种非常清晰的逻辑链条，将这些技术细节有机地串联起来。我能感受到作者在构建这个知识体系时的用心良苦，仿佛在引导我一步一步地解构这个“光纤通信”的巨大机器。在理解了光纤的物理特性后，我又学习了信号编码、复用技术，以及各种传输损耗和噪声的抑制方法，每一个环节都让我对这个系统的稳定性和高效性有了更深的敬畏。这不仅仅是知识的获取，更是一种思维方式的训练，让我学会如何从整体上把握一个复杂的技术系统，并理解其中各个子系统的相互依存和协同作用，这种“系统思维”的培养，对于我未来的学习和工作都将是受益匪浅的。