正版新书--光通信系统中的光子学建模与设计 斯瓦沃米尔·苏耶茨基 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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斯瓦沃米尔·苏耶茨基 著

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• 斯瓦沃米尔·苏耶茨基
• 机械工业出版社
• 通信系统
• 光学工程
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店铺： 麦点文化图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111532200

商品编码：29478377374

包装：平装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名：光通信系统中的光子学建模与设计

定价：99.00元

作者：斯瓦沃米尔·苏耶茨基

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787111532200

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《光通信系统中的光子学建模与设计》授权引进及翻译自CRC出版公司的图书《Photonics Modelling and Design》，从光传播理论到光纤中的光短脉冲传播，再到现实中光学器件，详细地介绍了关于光子学器件建模和仿真的方方面面，更难得的是，书中还在每段内容后面分条列出了设计思路，并根据该思路附上了MATLAB代码，方便读者更好地理解。本书由曾翻译过《全面详解LTE：MATLAB建模、仿真与实现》和《ROF光载无线通信：从理论到前沿》等图书的青年工程师武冀老师的翻译，维持了他一贯的简洁通俗风格，力求将原作者苏耶茨基博士扎实的理论、丰富的经验和严谨的推到展现给广大读者，对于电子信息技术、通信工程、光子学专业的学生和从业者来说，是一本不可多得的好书。 ———本书责任编辑

内容提要

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《光通信系统中的光子学建模与设计》着重介绍如何使用工程或应用物理学，对光子器件进行建模和设计。内容涵盖了绝缘介质中的光传播分析、热扩散和载流子输运和光纤和半导体激光器的建模，并讨论了光纤中的光短脉冲传播。本书基础教学和研究并重，其内容既适合本科学生和研究生，也对博士生和关注光子器件建模和设计的研究者有诸多益处。

目录

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原书前言作者简介章 引论 1.1光学模型 1.2激发介质模型 1.3热扩散和应力应变模型 1.4光子学器件模型 参考文献第2章 均匀介质中的光传播 2.1傅里叶分析法 2.2光束反射和折射 2.3近轴和大角度近似 2.4薄光学元件内的传播 参考文献第3章 光波导 3.1 光波导理论简介 3.2 平面光波导 3.2.1 平面光波导中的导引 3.2.2平面光波导实例 3.2.3 平板光波导 3.2.4有效折射率法 3.2.5平面光波导的传播常数计算 3.2.6极化、标量化和有效折射率的比较 3.3光纤 3.3.1光纤中的光导引 3.3.2光纤实例 3.3.3阶梯折射率圆光纤 3.3.4“穷人法”建模MOF 3.3.5 MOF的传播常数计算 参考文献第4章 光束传播法 4.1引言 4.2BPM算法 4.2.1分步算子BPM 4.2.2本征模展开BPM 4.2.3矩阵展开BPM 4.3双方向BPM 4.3.1对突变不连续的处理 4.3.2对多次反射波的处理 4.4 BPM的数值实现 4.4.1边界条件 4.4.2色散特性 4.4.3阶梯化近似 4.5 BPM应用实例 4.5.1光锥 4.5.2斜波导和弯曲波导 4.5.3 Y形分叉波导 4.6时域分析 4.6.1时域BPM 4.6.2行波法 参考文献第5章 光子器件的热力学建模 5.1热流 5.2光子器件中的热流 5.3均匀介质中热流的有限差分分析 5.4非均匀介质中热流的有差分分析 5.5热源、边界条件和界面热阻 参考文献 第6章 半导体光子器件中的电流 6.1引言 6.2无偏置p-n结中的电势分布 6.3偏置p-n结中的电势和准费米能级分布 6.4光子半导体器件中的电流建模 参考文献第7章 光纤放大器和激光器 7.1 光子和原子 7.2掺铒例子玻璃光纤 7.3光纤放大器建模 7.3.1 同相和相向泵浦光放大器模型 7.3.2 放大自发辐射 7.4光纤激光器建模 7.5时域模型 7.6模型参数的提取 7.6.1 镧系离子的相互作用效应 参考文献第8章 激光器二极管建模 8.1引言 8.2 0D LD模型 8.2.1 0D CW模型 8.2.2 0D 时域模型 8.2.3 0D 光谱模型 8.2.4 1D激光器二极管模型 8.3 多维LD模型 参考文献第9章 光纤中的光脉冲传播 9.1引言 9.2光纤中的光脉冲传播 9.3分步傅里叶法 参考文献

作者介绍

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斯瓦沃米尔 苏耶茨基（Slawomir Sujecki）于1993年毕业于波兰华沙科技大学电子信息技术学院，在光子器件建模和设计方向，于1997年和2010年分别获得华沙科技大学的哲学博士（PhD）和理学博士（DSc）学位。1998年，他受聘为波兰基尔科技大学讲师，并与1999年成为波兰华沙国立通信研究院的研究员。在2000年，苏耶茨基博士成为英国诺丁汉大学的研究助理，并于2002年受聘为该大学讲师。在2012年他被推选为诺丁汉大学副教授。苏耶茨基博士主要研究方向是激光器设计，特别是激光器二极管和光纤激光器。他参与了诸如Ultrabright、Bright.EU、Brighter.EU、FastAccess，Copernicus和MINERVA等欧洲学术组织相关研究项目，从事光子器件建模和设计领域的研究。 苏耶茨基博士曾荣获德国学术交流学会、英国议会、英国皇家学会和沃尔森基金会的嘉奖。他同时还是IEEE的高级会员（senior member）、OSA终身会员以及NUSOD（光电器件数值仿真）学会的项目委员会成员。

文摘

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序言

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光子学建模与设计：赋能下一代光通信的理论基石与实践指南 在信息爆炸的时代，光通信以其无可匹敌的带宽和传输速度，构成了现代数字社会的神经中枢。从覆盖全球的互联网骨干网，到连接千家万户的接入网，再到未来如火如荼的5G、6G网络以及数据中心内部的高速互联，光通信的每一次技术飞跃都深刻地改变着我们的生活和工作方式。而驱动这一切变革的核心，正是对光信号的精确控制、高效传输和智能化处理。这就对光通信系统中涉及的光子学原理、器件的建模方法以及系统整体的设计理念提出了极高的要求。 本书，《正版新书--光通信系统中的光子学建模与设计》，由享有盛誉的斯瓦沃米尔·苏耶茨基（Sławomir Sujecki）教授倾力打造，并由机械工业出版社隆重推出，正是为应对这一挑战而生。它并非一本泛泛而谈的科普读物，而是一部深入浅出的学术专著，旨在为广大从事光通信研究、开发与工程应用的技术人员、研究学者以及高等院校师生，提供一套系统、全面且具有前瞻性的光子学建模与设计理论与方法。本书的主旨在于，通过深入剖析光子学在光通信系统中的应用，引导读者掌握高效、精确的建模技术，从而优化系统性能，加速新技术的研发进程，并最终推动光通信产业的持续发展。 构建坚实的理论基石：从基础物理到核心概念 本书的起点，是对光与物质相互作用的基础物理原理的严谨梳理。它会详细阐述电磁波的波动光学理论，包括衍射、干涉、偏振等基本现象，并将其与光子这一量子概念相结合，为理解光在介质中的传播和与材料的相互作用打下坚实的基础。在此基础上，本书将聚焦于光通信系统中至关重要的核心光学元件，例如： 半导体光源： 激光器（包括DFB激光器、VCSELs等）和LED是信息传输的起点。本书将深入探讨这些器件的发光机理，分析载流子动力学、光子产生和注入过程，并介绍如何通过建立精确的半导体物理模型来预测其光谱特性、输出功率、调制响应和噪声特性。这对于设计具有特定波长、功率和调制能力的光源至关重要。 光电探测器： PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APDs）等是将光信号转换为电信号的关键。本书将详细讲解其工作原理，包括光吸收、载流子产生、漂移和收集过程，并提供建立模型以评估其响应速度、量子效率、噪声性能（如散粒噪声、热噪声、暗电流噪声）和动态范围的方法。这些模型的准确性直接影响接收端的信号质量和数据率。 光调制器： 电光调制器（如LiNbO3调制器）和电吸收调制器（EAM）是实现高速信息编码的关键。本书将深入研究电光效应、电吸收效应，并提供建立模型来分析调制电压、消光比、插入损耗、带宽限制和非线性效应的工具。对这些模型的掌握有助于设计出能够支持更高数据率和更复杂调制格式的调制器。 光放大器： 光纤放大器（如EDFA、SOA）是实现长距离无损传输的关键。本书将详细阐述掺铒光纤的能量转移机制、粒子数反转、受激发射和吸收过程，并提供建立增益模型、噪声模型以及分析放大器饱和效应的方法。这将为设计具有更高增益、更低噪声和更宽带宽的放大器提供理论指导。 无源光学元件： 包括光纤、耦合器、波分复用器（WDM）、滤波器等。本书将涵盖光纤中的模式传播、损耗机制、色散效应，以及各种无源元件的结构原理和性能参数的建模。这有助于理解和优化信号在传输链路中的衰减和失真。 精通建模技术：从理论推导到仿真验证 本书的另一核心亮点在于其对“建模”的深度挖掘。它将带领读者走出纯粹的理论推导，进入将理论应用于实际设计的建模与仿真阶段。本书不会仅仅停留在线性模型的层面，而是会深入探讨： 物理层面的建模： 针对上述各类光学器件，本书将详细介绍基于麦克斯韦方程组、半导体方程组、量子力学方程组等基础物理原理的推导过程，构建能够准确描述器件内部电磁场分布、载流子行为、光子产生与演化的模型。这包括了数值方法，如有限元法（FEM）、有限差分时域法（FDTD）等在电磁场仿真中的应用。 行为层面的建模： 在实际系统设计中，有时并不需要深入到器件的物理细节，而是需要关注器件的输入输出关系和整体性能。本书将介绍如何基于实验数据或精细物理模型，建立更抽象、更易于在系统级仿真中使用的行为模型（如S-参数模型、传输矩阵模型）。这对于快速评估系统整体性能，进行参数优化具有重要意义。 非线性效应的建模： 随着光通信速率的不断提升，光纤中的非线性效应（如克尔效应、拉曼散射）变得愈发显著，成为限制系统性能的主要因素。本书将详细分析这些非线性效应的物理机理，并介绍如何建立相应的数学模型，以及如何在系统仿真中考虑这些非线性的影响。 噪声与失真的建模： 光通信系统中存在多种噪声源（如激光器强度噪声、相位噪声、探测器噪声、跨道干扰等）和失真（如色散、模间竞争、非线性失真）。本书将对这些噪声和失真进行分类和量化，并提供相应的建模方法，以便在系统仿真中准确预测信号质量。 仿真工具的应用： 书中会穿插介绍如何利用业界主流的光通信仿真软件（如OptSim, VPIphotonics, Lumerical等）来实现上述模型的仿真验证。通过具体的算例，演示如何搭建仿真平台，设置仿真参数，并对仿真结果进行分析，从而将理论知识转化为实践能力。 聚焦设计理念：从器件优化到系统集成 理论与建模的最终目的是为了实现更优的光通信系统设计。本书的“设计”部分，将目光从单一器件扩展到整个光通信系统的层面： 器件参数优化： 基于前面章节建立的精确模型，本书将指导读者如何通过调整设计参数（如材料选择、结构尺寸、工作点设置等），来优化单个光学器件的性能，使其满足系统设计要求，例如提高激光器的边模抑制比，增强探测器的响应速度，减小调制器的插入损耗等。 链路预算与性能分析： 详细介绍光通信链路预算的构建方法，如何从源端到接收端，逐一累加各环节的损耗和噪声，最终评估系统的总接收功率、信噪比（SNR）、误码率（BER）等关键性能指标。 系统级设计与集成： 探讨如何将不同的光学器件和子系统（如光源、调制器、放大器、光纤、光开关、接收机等）有机地集成起来，构建完整的通信链路。重点关注不同部分之间的接口匹配、噪声叠加、性能协同等问题。 先进通信技术的建模与设计： 随着技术的发展，本书还将触及一些前沿的光通信技术，如相干光通信（需要精确的光谱、相位和偏振建模）、多维复用技术（如PAM4、QAM调制格式的建模）、光子集成电路（PICs）的设计方法、以及面向人工智能的光通信系统设计等，为读者提供前瞻性的视野。 故障诊断与性能提升： 通过系统模型，读者可以对已有的通信系统进行性能分析，找出潜在的瓶颈和故障点，并提出相应的改进方案，例如优化光纤色散补偿策略，调整放大器的增益谱，改进调制格式以提高频谱效率等。 面向未来：推动光通信技术的进步 《正版新书--光通信系统中的光子学建模与设计》是一部集理论深度、实践指导和前瞻性于一体的著作。它旨在赋能每一位投身于光通信领域的专业人士，帮助他们： 理解光子学的本质： 深刻认识光子学原理在光通信系统中的核心作用。 掌握先进的建模工具： 能够独立或借助于软件工具，建立准确、有效的器件和系统模型。 提升系统设计能力： 能够根据性能需求，进行合理的器件选型、系统架构设计和参数优化。 加速技术创新： 为新一代光通信技术的研发提供坚实的理论和技术支持，例如更高速度、更低功耗、更灵活的网络架构。 促进学术研究与产业发展： 为科研人员提供深入研究的理论基础，为工程师提供解决实际问题的实践方法，从而共同推动光通信产业的蓬勃发展。 无论您是正在攻读相关专业的学生，希望打下扎实的理论基础；还是已在通信行业工作的工程师，渴望深入理解系统设计原理并解决技术难题；亦或是致力于前沿光通信技术研发的研究学者，寻求创新思路与方法，本书都将是您不可或缺的宝贵参考。它不仅是知识的传授，更是思维的启迪，将带领您在光子学的奇妙世界中，解锁光通信的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常专业，但又不失严谨。作者在描述复杂的概念时，力求精确，避免了模糊不清的表述。虽然有些部分对于非专业读者来说可能会有些难度，但我认为，对于从事光通信领域研究和开发的技术人员来说，这本书无疑是一部不可多得的参考书。它提供了扎实的理论基础和丰富的工程经验，能够帮助读者更深入地理解光通信系统的设计原理和实现方法。我个人觉得，如果能够再增加一些图表和示意图，能够更直观地展示书中的模型和设计过程，那就更完美了。不过，即使如此，这本书的价值依然是毋庸置疑的。它为我打开了一个全新的视角，让我对光通信技术有了更深刻的认识，也为我未来的学习和工作提供了重要的指导。

评分☆☆☆☆☆

收到这本书，说实话，一开始我有点犹豫。书名《正版新书--光通信系统中的光子学建模与设计》，加上作者“斯瓦沃米尔·苏耶茨基”和出版社“机械工业出版社”，听起来就非常专业，甚至有点吓人。我担心它会是那种晦涩难懂、充斥着大量公式和理论，读完让人头疼的学术专著。我平常涉猎的电子书大多偏向应用层面，比如电路设计、单片机开发之类的，对于更底层的物理原理和建模方法了解不深。因此，在翻开这本书之前，我已经做好了“啃硬骨头”的心理准备，甚至想着要不要先去恶补一下光学和物理学的相关知识。这本书的封面设计也比较朴素，没有花哨的插图，纯粹的文字堆砌，让我感觉它更偏向于教科书，而非一本能激发兴趣的科普读物。但既然买了，就得认真对待，总不能让它成为压箱底的摆设吧？我当时的想法是，即使不能完全吃透，也能从中汲取一些关键概念，为我日后深入研究打下一点基础。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现这本书的案例分析部分尤为精彩。作者不仅仅是枯燥地讲解理论，还提供了大量实际的光通信系统设计案例，并对这些案例进行了详细的分析。例如，书中对高速光模块的设计流程、关键技术难点以及解决方案的探讨，让我对实际工程设计有了更直观的认识。作者通过对不同场景下的系统性能指标进行建模和仿真，展示了如何根据具体需求来选择合适的光学元件和设计方案。我尤其关注了书中关于光纤传感系统和可见光通信的应用分析，这些领域的发展前景广阔，书中提供的思路和方法对我启发很大。我之前对这些应用了解不多，通过这本书，我才意识到光通信技术在非传统通信领域也有着巨大的潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧质量确实是值得称赞的。封面的材质触感很好，纸张也比我预期的要厚实一些，印刷清晰，排版整齐。打开来，首先映入眼帘的是目录，条理清晰，涵盖了光通信系统建模与设计的各个方面，从基础理论到具体应用，似乎都囊括其中。我快速浏览了一下章节标题，感觉作者在内容的组织上非常有条理，逻辑性很强。比如，我看到了关于光波导、激光器、调制解调器等章节，这些都是我比较感兴趣的，也与我平常工作中可能会接触到的技术息息相关。当然，里面也夹杂着一些我不太熟悉的专业术语和理论模型，比如“非线性效应”、“模式耦合”等等，这让我知道这本书的内容深度和广度都相当可观。我个人比较喜欢那种能够循序渐进地引导读者理解复杂概念的书籍，希望这本书在讲解这些高深理论时，能够提供足够多的示例和图示，帮助像我这样的初学者更好地理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点在于它对理论的深入剖析和对实际应用的紧密结合。作者在讲解每一个概念的时候，都不会仅仅停留在公式的罗列，而是会深入探讨其背后的物理意义，以及这些理论是如何在光通信系统中得到应用的。我特别欣赏书中关于光子晶体和超材料在光通信领域应用的章节，这部分内容让我大开眼界，了解到了许多前沿的科研方向和潜在的技术突破。作者用非常严谨的数学推导和物理模型，清晰地阐述了这些新型材料的独特光学特性，以及如何利用它们来实现更高效、更灵活的光信号处理。虽然有些推导过程对我来说依然有些挑战，但我可以通过反复阅读和参考附录中的公式推导，慢慢消化吸收。这种理论与实践并重的写作方式，让我觉得这本书不仅是一本技术手册，更是一本激发创新思维的宝典。