9787030302908 光縴通信中的光波技術 科學齣版社 李齊良 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

李齊良 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光波技術
• 通信工程
• 物理學
• 科學齣版社
• 李齊良
• 高等教育
• 教材
• 光電子技術
• 信息技術

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030302908

商品編碼：29424814031

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名：光縴通信中的光波技術

定價：60.00元

作者：李齊良

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787030302908

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

---

內容提要

---

　　本書介紹光縴通信中光波技術和理論，主要介紹瞭光縴通信的發展曆史，光縴通信的基本理論，從麥剋斯韋電磁理論齣發，得到各種條件下光脈衝傳輸的非綫性薛定諤方程。研究瞭群速度色散、自相位調製、調製不穩定性、光孤子、色散管理、非綫性光縴耦閤器、四波混頻等理論。
　　本書可作為光縴光柵、光縴通信等專業的高年級本科生、研究生的教學參考書，也可供科技工作者閱讀參考。

目錄

---

前言
章　光縴通信發展的曆史
　1.1　高速大容量光縴通信係統的發展概況
　1.2　波分復用技術
　1.3　光時分復用通信
　1.4　波分復用和光時分復用各自的優勢
　參考文獻
第2章　光縴中色散和非綫性對脈衝傳輸的影響
　2.1　波動方程和亥姆霍茲方程
　2.2　非綫性薛定諤方程
　2.3　非綫性薛定諤耦閤方程
　2.4　色散的基本理論
　　2.4.1　色散的分類
　　2.4.2　色散對通信係統的影響
　2.5　色散補償技術
　2.6　偏振模色散補償技術
　2.7　非綫性摺射效應
　　2.7.1　非綫性摺射率
　　2.7.2　不同傳輸區域的色散和非綫性
　　2.7.3　自相位調製
　參考文獻
第3章　調製不穩定性與光孤子
　3.1　調製不穩定性
　3.2　光孤子在單模光縴中的傳輸
　3.3　孤子的絕熱特性
　3.4　孤子的穩定性
　3.5　孤子擾動
　3.6　耦閤方程的孤子解
　　3.6.1　歸一化方程
　　3.6.2　方程的可積性
　　3.6.3　方程的解
　3.7　兩孤子解的波形演化
　3.8　放大器鏈路中調製不穩定性
　　3.8.1　摻鉺光縴中的非綫性薛定諤方程
　　3.8.2　分布式放大器鏈路的調製不穩定性
　　3.8.3　集總式放大器鏈路的調製不穩定性
　　3.9色散管理係統中調製不穩定性
　參考文獻
第4章　光縴中的偏振效應及其應用
　4.1　具有偏振效應的耦閤模方程
　4.2　橢圓雙摺射光縴
　4.3　利用保偏非綫性雙摺射光縴對脈衝的整形
　　4.3.1　理論模型
　　4.3.2　變分方法
　　4.3.3　結果分析
　參考文獻
第5章　色散管理理論及其應用
　5.1　色散管理孤子基本理論
　　5.1.1　色散管理孤子的概念
　　5.1.2　色散管理孤子的優勢與特點
　　5.1.3　色散管理孤子的應用
　5.2　色散管理基本原理
　5.3　色散管理孤子係統定時抖動分析
　　5.3.1　色散管理孤子的數學模型
　　5.3.2　色散管理孤子參數的動力學方程推導
　　5.3.3　色散管理孤子係統定時抖動計算分析
　　5.3.4　色散管理孤子係統定時抖動數值模擬
　　5.3.5　色散管理孤子係統定時抖動的矩方法計算分析
　5.4　色散管理係統中光脈衝的傳輸特性分析
　　5.4.1　光脈衝傳輸的理論模型
　　5.4.2　脈衝參數演化的動力學方程
　　5.4.3　色散管理係統中三階色散的影響.
　　5.4.4　色散管理係統中五次非綫性的分析
　5.5　相位共軛係統中色散補償的研究及應用
　　5.5.1　相位共軛技術的色散補償原理
　　5.5.2　時域相位共軛係統中高階色散對信號傳輸的影響
　　5.5.3　頻域相位共軛係統中拉曼效應對信號傳輸的影響
　參考文獻
第6章　光縴耦閤器中孤子全光開關和傳輸特性
　6.1　光縴耦閤器開關的基本理論
　　6.1.1　光縴耦閤器概述
　　6.1.2　光縴耦閤器的分類
　　6.1.3　光縴耦閤器的應用
　6.2　耦閤模理論
　6.3　光縴耦閤器的綫性工作狀態
　　6.3.1　低能量連續光束輸入情況
　　6.3.2　低能量光脈衝輸入情況
　6.4　光縴耦閤器的非綫性工作狀態
　　6.4.1　高能量連續光束輸入情況
　　6.4.2　高能量準連續波輸人情況
　　6.4.3　高能量超短光脈衝輸入情況
　6.5　高階色散對孤子脈衝開關的影響
　6.6　光縴耦閤器中的孤子互作用
　6.7　無源光縴耦閤器中的孤子開關和傳輸
　　6.7.1　色散耦閤係數
　　6.7.2　無源兩芯光縴耦閤器
　　6.7.3　無源三芯光縴耦閤器
　6.8　有源光縴耦閤器中的孤子開關和傳輸
　　6.8.1　有源光縴耦閤器的特性
　　6.8.2　有源兩芯光縴耦閤器
　　6.8.3　有源三芯平行綫等距結構光縴耦閤器
　　6.8.4　有源三芯等邊三角形結構光縴耦閤器
　參考文獻
第7章　參量過程與光縴參量放大器增益特性
　7.1　二階非綫性光學效應
　　7.1.1　光學二次諧波産生
　　7.1.2　光學差頻和光學參量放大
　　7.1.3　光學和頻及頻率上轉換
　7.2　三階非綫性光學效應
　　7.2.1　四波混頻效應
　　7.2.2　參量增益和參量放大
　7.3　相位匹配技術
　7.4　級聯高非綫性光縴參量放大器增益特性
　　7.4.1　理論模型
　　7.4.2　小信號增益
　　7.4.3　參量放大器的增益分析
　7.5　具有色散補償的光縴參量放大器的增益特性
　　7.5.1　理論模型
　　7.5.2　光縴參量放大器的增益
　　7.5.3　光縴參量放大器增益平坦性分析
　7.6　光縴參量放大器增益的頻率相關性和偏振相關性
　　7.6.1　基本模型
　　7.6.2　信號增益的頻率和偏振相關性
　參考文獻
第8章　光縴光柵
　8.1　光敏光縴的製備
　8.2　布拉格光柵的衍射原理
　8.3　光縴光柵中的有關理論
　　8.3.1　耦閤模理論
　　8.3.2　光子帶隙
　　8.3.3　濾波特性
　　8.3.4　相移的二芯光縴光柵耦閤器濾波和耦閤特性
　　8.3.5　非綫性色散麯綫
　　8.3.6　光縴光柵中的調製不穩定性
　　8.3.7　光縴光柵耦閤器中的調製不穩定性
　8.4　三芯光縴光柵耦閤器
　　8.4.1　兩種排列結構的耦閤方程
　　8.4.2　兩種排列結構的禁帶結構比較
　　8.4.3　等邊三芯耦閤器的耦閤模方程數值模擬分析
　參考文獻

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

光波的奧秘：探索現代通信的脈絡 在這信息爆炸的時代，我們早已習慣瞭瞬息萬變的連接，視頻通話的流暢，海量數據的傳輸，以及無處不在的互聯網。而這一切奇跡的背後，隱藏著一項古老而又充滿活力的技術——光縴通信。它如同人類神經係統般，將世界緊密地連接在一起，傳遞著知識、情感和商業的脈動。本書將帶領您深入探索支撐這一龐大網絡的光波技術，揭示其如何從物理學的基本原理，一步步演化為現代通信的基石。 一、 光的本質：不僅僅是可見光 在我們日常生活中，光是色彩的來源，是萬物得以呈現的基礎。然而，在通信領域，光被賦予瞭更深刻的意義，它是一種承載信息的高速載體。本書將首先迴溯光的粒子-波動二象性，從量子力學的角度理解光子的行為，並重點闡述電磁波的特性，包括頻率、波長、振幅和相位等參數。我們將探討不同波段的光，尤其是通信領域廣泛使用的近紅外波段，理解其為何能夠穿透光縴並攜帶大量信息。 光的粒子性與波動性： 從普朗剋量子論到愛因斯坦光電效應，理解光子作為基本粒子的能量與動量，以及光的衍射、乾涉等波動現象，為深入理解光與物質的相互作用奠定基礎。 電磁波譜： 詳細介紹電磁波譜的構成，區分無綫電波、微波、紅外綫、可見光、紫外綫、X射綫和伽馬射綫。重點聚焦通信領域常用的近紅外波段（通常在1310nm和1550nm），分析其傳輸特性和在光縴中的損耗情況。 光的參數與信息編碼： 深入解析光的頻率、波長、振幅和相位如何被用來編碼信息。我們將介紹幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）以及更先進的數字調製技術，如脈衝位置調製（PPM）、脈衝幅度調製（PAM）等，理解它們在將數字信號轉化為光信號過程中的作用。 二、 光縴的魔法：引導光波前行的藝術 光縴，作為光波通信的“高速公路”，其核心在於如何有效地引導和傳輸光信號。本書將詳細剖析光縴的結構與原理，從玻璃縴維的製造工藝到其內部的光學特性，為您揭示光如何在其中“跳躍”前行，剋服重力與距離的限製。 光縴的構成與製造： 介紹光縴的基本結構，包括縴芯（Core）和包層（Cladding）。重點闡述不同類型光縴（單模光縴、多模光縴）的結構差異以及它們在傳輸性能上的區彆。我們將探討光縴製造過程中涉及的關鍵技術，如化學氣相沉積（CVD）、熔融拉絲等，以及材料選擇對光縴性能的影響（如二氧化矽、摻雜劑）。 全反射原理： 這是光縴傳輸的靈魂。我們將運用幾何光學原理，詳細講解全反射現象。理解摺射率的概念，以及縴芯與包層之間摺射率的差異是如何形成“全反射的陷阱”，確保光信號在光縴內部高效、低損耗地傳播。我們將引入臨界角的概念，並解釋它在光縴設計中的重要性。 光縴中的損耗與色散： 任何傳輸介質都存在損耗，光縴也不例外。我們將係統地分析光縴中的主要損耗機製，包括吸收損耗（intrinsic absorption，如紫外吸收、紅外吸收）、散射損耗（Rayleigh scattering）和彎麯損耗（macrobending and microbending）。同時，我們將深入研究色散（Dispersion）現象，這是限製光信號傳輸速度和距離的關鍵因素。我們將區分模式色散（Modal Dispersion，主要存在於多模光縴）、色散（Chromatic Dispersion，包括材料色散和波導色散）和偏振模色散（PMD），並探討其對信號質量的影響。 三、 光源與探測器：信息傳遞的起點與終點 光信號的産生和接收是光波通信不可或缺的兩環。本書將深入介紹驅動光波通信的光源和探測器技術，揭示它們是如何將電信號轉化為光信號，再將光信號還原為電信號的。 半導體光源： 重點介紹用於光縴通信的半導體光源，包括激光二極管（LD）和發光二極管（LED）。我們將深入剖析它們的PN結結構、能帶理論以及産生光的過程。理解不同類型激光器（如DFB激光器、FP激光器）的特性，以及它們在不同通信速率和距離應用中的優勢。 光電探測器： 介紹將光信號轉換迴電信號的關鍵器件——光電探測器。我們將詳細講解PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）的工作原理，包括光電轉換過程、響應速度、量子效率以及噪聲分析。理解它們在接收不同光功率信號時的性能錶現。 調製與解調技術： 結閤光源和探測器，我們將詳細闡述如何在發送端調製光信號（將電信號編碼成光信號的特徵），以及在接收端解調光信號（從光信號中提取電信號）。我們將覆蓋直接調製、外部調製等技術，並簡要介紹同步和異步解調的概念。 四、 光網絡與傳輸係統：構建信息高速公路 光波技術並非孤立存在，它被集成到龐大的光網絡和傳輸係統中，支撐著全球的信息流動。本書將為您揭示這些係統的構成、工作原理以及發展趨勢。 光放大器： 在長距離傳輸中，光信號會衰減。本書將介紹光放大器的作用，特彆是摻鉺光縴放大器（EDFA）的原理和應用，它是現代光通信網絡中不可或缺的關鍵組件，能夠直接放大光信號，無需進行光-電-光轉換，極大地提升瞭傳輸效率。 光開關與復用技術： 為瞭更有效地利用光縴的帶寬，我們需要各種光開關和復用技術。我們將介紹波分復用（WDM）技術，包括粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM），它們允許在同一根光縴上傳輸多個不同波長的光信號，成倍地提升瞭通信容量。同時，我們將簡要介紹光開關在網絡路由和配置中的作用。 光網絡架構： 簡要概述不同層次的光網絡架構，包括接入網、城域網和骨乾網。理解它們在不同應用場景下的特點和需求，以及如何協同工作構成完整的通信體係。 五、 前沿探索與未來展望：光波技術的無限可能 光波技術並非一成不變，它正以前所未有的速度發展，不斷突破現有技術的瓶頸。本書將展望光波通信的未來，探討新興技術和發展趨勢。 更高帶寬的挑戰： 隨著數據需求的爆炸式增長，如何進一步提升光縴通信的帶寬是持續的挑戰。我們將探討超高速調製技術、多維調製（如偏振復用、空間復用）以及新型光縴材料和結構的研究進展。 下一代光網絡： 探索軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）在光網絡中的應用，以及量子通信、可見光通信等新興技術對未來通信格局的影響。 光電子集成： 瞭解如何將光電子器件集成到更小的芯片上，實現更高的集成度和更低的功耗，這將是未來通信設備發展的關鍵方嚮。 本書旨在為對光波通信感興趣的讀者提供一個全麵而深入的理解框架。從光的物理本質到光縴的傳輸特性，從光源探測器的技術細節到宏觀的光網絡架構，我們將層層剝繭，讓您領略光波技術在現代通信中所扮演的關鍵角色，並對未來的發展充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

從實際應用的角度來看，這本書提供瞭非常多有價值的信息。例如，在介紹光通信係統的性能評估時，書中詳細講解瞭誤碼率（BER）、信噪比（SNR）、眼圖等關鍵指標，以及這些指標如何影響通信係統的整體性能。我特彆關注書中關於光縴傳輸損耗的分析，以及如何通過光放大器來補償這些損耗。書中對不同類型光放大器的增益、噪聲係數、增益平坦度等參數的詳細解釋，讓我對如何構建長距離、低損耗的光通信鏈路有瞭更清晰的認識。此外，書中還提及瞭光網絡安全方麵的一些基本概念，雖然篇幅不多，但對於初步瞭解這一領域來說，已經足夠。總的來說，這本書將理論與實踐緊密結閤，讓讀者能夠更好地理解光縴通信技術的實際應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於光縴通信係統中涉及到的各種調製解調技術，進行瞭非常細緻的闡述。我特彆欣賞書中對數字信號處理（DSP）在現代光通信中的作用的講解。從早期的NRZ、RZ編碼，到後來的PAM4、DMT等高階調製格式，書中都詳細介紹瞭它們的原理、編碼方式、頻譜特性以及在提高頻譜效率方麵的優勢。更重要的是，書中不僅僅停留在理論層麵，而是深入探討瞭DSP如何補償光縴傳輸中的損傷，例如色散、偏振模色散（PMD）、非綫性效應等。書中對電子色散補償（EDC）和相乾接收技術中的各種均衡算法，如DFE、LMS、RLS等，進行瞭詳細的推導和分析，這對於理解當前高速光通信係統的性能至關重要。讀者可以通過這些章節，瞭解到如何利用數字信號處理技術，剋服光縴固有的傳輸限製，從而實現更遠距離、更高速率的通信。

評分☆☆☆☆☆

這本書的光學基礎部分寫得非常紮實，從基礎的光學原理齣發，逐步深入到光縴通信的實際應用。作者在介紹激光器、光探測器等關鍵器件時，不僅闡述瞭其工作原理，還詳細分析瞭它們的性能參數，以及在不同通信場景下的適用性。例如，在討論半導體激光器時，書中詳細講解瞭不同摻雜濃度、外延結構對光輸齣功率、譜綫寬度、調製速率的影響，並且還提到瞭DFB激光器和VCSEL在長距離和短距離通信中的優勢。對於光探測器，則詳細介紹瞭PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）的響應速度、量子效率、暗電流等指標，以及如何根據誤碼率等通信指標選擇閤適的探測器。書中對於光縴的傳輸特性，如色散、衰減、非綫性效應等，也進行瞭深入淺齣的剖析，並給齣瞭相應的抑製方法，這一點對於理解高速光通信係統的設計至關重要。作者在講解這些復雜概念時，總是能夠結閤實際的工程問題，讓讀者在理論學習的同時，也能感受到技術應用的魅力。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和廣度上都給我留下瞭深刻的印象。作者在講解基本原理時，並沒有迴避數學推導，而是用清晰的邏輯和嚴謹的數學工具來闡述復雜的概念，這使得我對光波在光縴中的傳播過程有瞭更透徹的理解。我特彆喜歡書中關於非綫性光學效應的章節，例如剋爾效應、受激拉曼散射（SRS）、受激布裏淵散射（SBS）等，書中不僅解釋瞭這些效應的物理機製，還詳細分析瞭它們對光信號傳輸帶來的影響，以及抑製這些效應的常用方法。這一點對於理解光縴通信係統的設計極限和未來的發展方嚮至關重要。同時，書中還對光縴通信的未來趨勢進行瞭展望，例如相乾光通信、自由空間光通信等，這讓我對這個領域充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

本書在光網絡架構和設備方麵的內容，為我打開瞭新的視野。我之前對光網絡的理解比較零散，這本書將各種網絡拓撲、傳輸媒介、交換技術等整閤起來，形成瞭一個清晰的體係。例如，書中對WDM（波分復用）技術進行瞭非常深入的講解，從粗波分復用（CWDM）到密集波分復用（DWDM），詳細介紹瞭其原理、關鍵器件（如光柵、AWG）以及在提升光縴傳輸容量方麵的巨大作用。同時，書中還探討瞭光網絡的演進，如OTN（光傳輸網絡）的齣現，以及它如何解決傳統SDH/SONET的局限性，提供更靈活、更高效的傳輸方案。此外，書中對光開關、光放大器（如EDFA、SOA）等核心網絡設備的工作原理和應用場景也進行瞭詳細介紹，這對於理解現代光通信網絡的組網和優化非常有幫助。