正版新書--光通信係統中的光子學建模與設計 斯瓦沃米爾·蘇耶茨基 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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斯瓦沃米爾·蘇耶茨基 著

圖書標籤:

• 光通信
• 光子學
• 建模
• 設計
• 斯瓦沃米爾·蘇耶茨基
• 機械工業齣版社
• 通信係統
• 光學工程
• 光縴通信
• 信號處理

店鋪： 麥點文化圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111532200

商品編碼：29478377374

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名：光通信係統中的光子學建模與設計

定價：99.00元

作者：斯瓦沃米爾·蘇耶茨基

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787111532200

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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《光通信係統中的光子學建模與設計》授權引進及翻譯自CRC齣版公司的圖書《Photonics Modelling and Design》，從光傳播理論到光縴中的光短脈衝傳播，再到現實中光學器件，詳細地介紹瞭關於光子學器件建模和仿真的方方麵麵，更難得的是，書中還在每段內容後麵分條列齣瞭設計思路，並根據該思路附上瞭MATLAB代碼，方便讀者更好地理解。本書由曾翻譯過《全麵詳解LTE：MATLAB建模、仿真與實現》和《ROF光載無綫通信：從理論到前沿》等圖書的青年工程師武冀老師的翻譯，維持瞭他一貫的簡潔通俗風格，力求將原作者蘇耶茨基博士紮實的理論、豐富的經驗和嚴謹的推到展現給廣大讀者，對於電子信息技術、通信工程、光子學專業的學生和從業者來說，是一本不可多得的好書。 ———本書責任編輯

內容提要

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《光通信係統中的光子學建模與設計》著重介紹如何使用工程或應用物理學，對光子器件進行建模和設計。內容涵蓋瞭絕緣介質中的光傳播分析、熱擴散和載流子輸運和光縴和半導體激光器的建模，並討論瞭光縴中的光短脈衝傳播。本書基礎教學和研究並重，其內容既適閤本科學生和研究生，也對博士生和關注光子器件建模和設計的研究者有諸多益處。

目錄

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原書前言作者簡介章 引論 1.1光學模型 1.2激發介質模型 1.3熱擴散和應力應變模型 1.4光子學器件模型 參考文獻第2章 均勻介質中的光傳播 2.1傅裏葉分析法 2.2光束反射和摺射 2.3近軸和大角度近似 2.4薄光學元件內的傳播 參考文獻第3章 光波導 3.1 光波導理論簡介 3.2 平麵光波導 3.2.1 平麵光波導中的導引 3.2.2平麵光波導實例 3.2.3 平闆光波導 3.2.4有效摺射率法 3.2.5平麵光波導的傳播常數計算 3.2.6極化、標量化和有效摺射率的比較 3.3光縴 3.3.1光縴中的光導引 3.3.2光縴實例 3.3.3階梯摺射率圓光縴 3.3.4“窮人法”建模MOF 3.3.5 MOF的傳播常數計算 參考文獻第4章 光束傳播法 4.1引言 4.2BPM算法 4.2.1分步算子BPM 4.2.2本徵模展開BPM 4.2.3矩陣展開BPM 4.3雙方嚮BPM 4.3.1對突變不連續的處理 4.3.2對多次反射波的處理 4.4 BPM的數值實現 4.4.1邊界條件 4.4.2色散特性 4.4.3階梯化近似 4.5 BPM應用實例 4.5.1光錐 4.5.2斜波導和彎麯波導 4.5.3 Y形分叉波導 4.6時域分析 4.6.1時域BPM 4.6.2行波法 參考文獻第5章 光子器件的熱力學建模 5.1熱流 5.2光子器件中的熱流 5.3均勻介質中熱流的有限差分分析 5.4非均勻介質中熱流的有差分分析 5.5熱源、邊界條件和界麵熱阻 參考文獻 第6章 半導體光子器件中的電流 6.1引言 6.2無偏置p-n結中的電勢分布 6.3偏置p-n結中的電勢和準費米能級分布 6.4光子半導體器件中的電流建模 參考文獻第7章 光縴放大器和激光器 7.1 光子和原子 7.2摻鉺例子玻璃光縴 7.3光縴放大器建模 7.3.1 同相和相嚮泵浦光放大器模型 7.3.2 放大自發輻射 7.4光縴激光器建模 7.5時域模型 7.6模型參數的提取 7.6.1 鑭係離子的相互作用效應 參考文獻第8章 激光器二極管建模 8.1引言 8.2 0D LD模型 8.2.1 0D CW模型 8.2.2 0D 時域模型 8.2.3 0D 光譜模型 8.2.4 1D激光器二極管模型 8.3 多維LD模型 參考文獻第9章 光縴中的光脈衝傳播 9.1引言 9.2光縴中的光脈衝傳播 9.3分步傅裏葉法 參考文獻

作者介紹

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斯瓦沃米爾 蘇耶茨基（Slawomir Sujecki）於1993年畢業於波蘭華沙科技大學電子信息技術學院，在光子器件建模和設計方嚮，於1997年和2010年分彆獲得華沙科技大學的哲學博士（PhD）和理學博士（DSc）學位。1998年，他受聘為波蘭基爾科技大學講師，並與1999年成為波蘭華沙國立通信研究院的研究員。在2000年，蘇耶茨基博士成為英國諾丁漢大學的研究助理，並於2002年受聘為該大學講師。在2012年他被推選為諾丁漢大學副教授。蘇耶茨基博士主要研究方嚮是激光器設計，特彆是激光器二極管和光縴激光器。他參與瞭諸如Ultrabright、Bright.EU、Brighter.EU、FastAccess，Copernicus和MINERVA等歐洲學術組織相關研究項目，從事光子器件建模和設計領域的研究。 蘇耶茨基博士曾榮獲德國學術交流學會、英國議會、英國皇傢學會和沃爾森基金會的嘉奬。他同時還是IEEE的高級會員（senior member）、OSA終身會員以及NUSOD（光電器件數值仿真）學會的項目委員會成員。

文摘

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序言

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光子學建模與設計：賦能下一代光通信的理論基石與實踐指南 在信息爆炸的時代，光通信以其無可匹敵的帶寬和傳輸速度，構成瞭現代數字社會的神經中樞。從覆蓋全球的互聯網骨乾網，到連接韆傢萬戶的接入網，再到未來如火如荼的5G、6G網絡以及數據中心內部的高速互聯，光通信的每一次技術飛躍都深刻地改變著我們的生活和工作方式。而驅動這一切變革的核心，正是對光信號的精確控製、高效傳輸和智能化處理。這就對光通信係統中涉及的光子學原理、器件的建模方法以及係統整體的設計理念提齣瞭極高的要求。 本書，《正版新書--光通信係統中的光子學建模與設計》，由享有盛譽的斯瓦沃米爾·蘇耶茨基（Sławomir Sujecki）教授傾力打造，並由機械工業齣版社隆重推齣，正是為應對這一挑戰而生。它並非一本泛泛而談的科普讀物，而是一部深入淺齣的學術專著，旨在為廣大從事光通信研究、開發與工程應用的技術人員、研究學者以及高等院校師生，提供一套係統、全麵且具有前瞻性的光子學建模與設計理論與方法。本書的主旨在於，通過深入剖析光子學在光通信係統中的應用，引導讀者掌握高效、精確的建模技術，從而優化係統性能，加速新技術的研發進程，並最終推動光通信産業的持續發展。 構建堅實的理論基石：從基礎物理到核心概念 本書的起點，是對光與物質相互作用的基礎物理原理的嚴謹梳理。它會詳細闡述電磁波的波動光學理論，包括衍射、乾涉、偏振等基本現象，並將其與光子這一量子概念相結閤，為理解光在介質中的傳播和與材料的相互作用打下堅實的基礎。在此基礎上，本書將聚焦於光通信係統中至關重要的核心光學元件，例如： 半導體光源： 激光器（包括DFB激光器、VCSELs等）和LED是信息傳輸的起點。本書將深入探討這些器件的發光機理，分析載流子動力學、光子産生和注入過程，並介紹如何通過建立精確的半導體物理模型來預測其光譜特性、輸齣功率、調製響應和噪聲特性。這對於設計具有特定波長、功率和調製能力的光源至關重要。 光電探測器： PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APDs）等是將光信號轉換為電信號的關鍵。本書將詳細講解其工作原理，包括光吸收、載流子産生、漂移和收集過程，並提供建立模型以評估其響應速度、量子效率、噪聲性能（如散粒噪聲、熱噪聲、暗電流噪聲）和動態範圍的方法。這些模型的準確性直接影響接收端的信號質量和數據率。 光調製器： 電光調製器（如LiNbO3調製器）和電吸收調製器（EAM）是實現高速信息編碼的關鍵。本書將深入研究電光效應、電吸收效應，並提供建立模型來分析調製電壓、消光比、插入損耗、帶寬限製和非綫性效應的工具。對這些模型的掌握有助於設計齣能夠支持更高數據率和更復雜調製格式的調製器。 光放大器： 光縴放大器（如EDFA、SOA）是實現長距離無損傳輸的關鍵。本書將詳細闡述摻鉺光縴的能量轉移機製、粒子數反轉、受激發射和吸收過程，並提供建立增益模型、噪聲模型以及分析放大器飽和效應的方法。這將為設計具有更高增益、更低噪聲和更寬帶寬的放大器提供理論指導。 無源光學元件： 包括光縴、耦閤器、波分復用器（WDM）、濾波器等。本書將涵蓋光縴中的模式傳播、損耗機製、色散效應，以及各種無源元件的結構原理和性能參數的建模。這有助於理解和優化信號在傳輸鏈路中的衰減和失真。 精通建模技術：從理論推導到仿真驗證 本書的另一核心亮點在於其對“建模”的深度挖掘。它將帶領讀者走齣純粹的理論推導，進入將理論應用於實際設計的建模與仿真階段。本書不會僅僅停留在綫性模型的層麵，而是會深入探討： 物理層麵的建模： 針對上述各類光學器件，本書將詳細介紹基於麥剋斯韋方程組、半導體方程組、量子力學方程組等基礎物理原理的推導過程，構建能夠準確描述器件內部電磁場分布、載流子行為、光子産生與演化的模型。這包括瞭數值方法，如有限元法（FEM）、有限差分時域法（FDTD）等在電磁場仿真中的應用。 行為層麵的建模： 在實際係統設計中，有時並不需要深入到器件的物理細節，而是需要關注器件的輸入輸齣關係和整體性能。本書將介紹如何基於實驗數據或精細物理模型，建立更抽象、更易於在係統級仿真中使用的行為模型（如S-參數模型、傳輸矩陣模型）。這對於快速評估係統整體性能，進行參數優化具有重要意義。 非綫性效應的建模： 隨著光通信速率的不斷提升，光縴中的非綫性效應（如剋爾效應、拉曼散射）變得愈發顯著，成為限製係統性能的主要因素。本書將詳細分析這些非綫性效應的物理機理，並介紹如何建立相應的數學模型，以及如何在係統仿真中考慮這些非綫性的影響。 噪聲與失真的建模： 光通信係統中存在多種噪聲源（如激光器強度噪聲、相位噪聲、探測器噪聲、跨道乾擾等）和失真（如色散、模間競爭、非綫性失真）。本書將對這些噪聲和失真進行分類和量化，並提供相應的建模方法，以便在係統仿真中準確預測信號質量。 仿真工具的應用： 書中會穿插介紹如何利用業界主流的光通信仿真軟件（如OptSim, VPIphotonics, Lumerical等）來實現上述模型的仿真驗證。通過具體的算例，演示如何搭建仿真平颱，設置仿真參數，並對仿真結果進行分析，從而將理論知識轉化為實踐能力。 聚焦設計理念：從器件優化到係統集成 理論與建模的最終目的是為瞭實現更優的光通信係統設計。本書的“設計”部分，將目光從單一器件擴展到整個光通信係統的層麵： 器件參數優化： 基於前麵章節建立的精確模型，本書將指導讀者如何通過調整設計參數（如材料選擇、結構尺寸、工作點設置等），來優化單個光學器件的性能，使其滿足係統設計要求，例如提高激光器的邊模抑製比，增強探測器的響應速度，減小調製器的插入損耗等。 鏈路預算與性能分析： 詳細介紹光通信鏈路預算的構建方法，如何從源端到接收端，逐一纍加各環節的損耗和噪聲，最終評估係統的總接收功率、信噪比（SNR）、誤碼率（BER）等關鍵性能指標。 係統級設計與集成： 探討如何將不同的光學器件和子係統（如光源、調製器、放大器、光縴、光開關、接收機等）有機地集成起來，構建完整的通信鏈路。重點關注不同部分之間的接口匹配、噪聲疊加、性能協同等問題。 先進通信技術的建模與設計： 隨著技術的發展，本書還將觸及一些前沿的光通信技術，如相乾光通信（需要精確的光譜、相位和偏振建模）、多維復用技術（如PAM4、QAM調製格式的建模）、光子集成電路（PICs）的設計方法、以及麵嚮人工智能的光通信係統設計等，為讀者提供前瞻性的視野。 故障診斷與性能提升： 通過係統模型，讀者可以對已有的通信係統進行性能分析，找齣潛在的瓶頸和故障點，並提齣相應的改進方案，例如優化光縴色散補償策略，調整放大器的增益譜，改進調製格式以提高頻譜效率等。 麵嚮未來：推動光通信技術的進步 《正版新書--光通信係統中的光子學建模與設計》是一部集理論深度、實踐指導和前瞻性於一體的著作。它旨在賦能每一位投身於光通信領域的專業人士，幫助他們： 理解光子學的本質： 深刻認識光子學原理在光通信係統中的核心作用。 掌握先進的建模工具： 能夠獨立或藉助於軟件工具，建立準確、有效的器件和係統模型。 提升係統設計能力： 能夠根據性能需求，進行閤理的器件選型、係統架構設計和參數優化。 加速技術創新： 為新一代光通信技術的研發提供堅實的理論和技術支持，例如更高速度、更低功耗、更靈活的網絡架構。 促進學術研究與産業發展： 為科研人員提供深入研究的理論基礎，為工程師提供解決實際問題的實踐方法，從而共同推動光通信産業的蓬勃發展。 無論您是正在攻讀相關專業的學生，希望打下紮實的理論基礎；還是已在通信行業工作的工程師，渴望深入理解係統設計原理並解決技術難題；亦或是緻力於前沿光通信技術研發的研究學者，尋求創新思路與方法，本書都將是您不可或缺的寶貴參考。它不僅是知識的傳授，更是思維的啓迪，將帶領您在光子學的奇妙世界中，解鎖光通信的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我發現這本書的案例分析部分尤為精彩。作者不僅僅是枯燥地講解理論，還提供瞭大量實際的光通信係統設計案例，並對這些案例進行瞭詳細的分析。例如，書中對高速光模塊的設計流程、關鍵技術難點以及解決方案的探討，讓我對實際工程設計有瞭更直觀的認識。作者通過對不同場景下的係統性能指標進行建模和仿真，展示瞭如何根據具體需求來選擇閤適的光學元件和設計方案。我尤其關注瞭書中關於光縴傳感係統和可見光通信的應用分析，這些領域的發展前景廣闊，書中提供的思路和方法對我啓發很大。我之前對這些應用瞭解不多，通過這本書，我纔意識到光通信技術在非傳統通信領域也有著巨大的潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常專業，但又不失嚴謹。作者在描述復雜的概念時，力求精確，避免瞭模糊不清的錶述。雖然有些部分對於非專業讀者來說可能會有些難度，但我認為，對於從事光通信領域研究和開發的技術人員來說，這本書無疑是一部不可多得的參考書。它提供瞭紮實的理論基礎和豐富的工程經驗，能夠幫助讀者更深入地理解光通信係統的設計原理和實現方法。我個人覺得，如果能夠再增加一些圖錶和示意圖，能夠更直觀地展示書中的模型和設計過程，那就更完美瞭。不過，即使如此，這本書的價值依然是毋庸置疑的。它為我打開瞭一個全新的視角，讓我對光通信技術有瞭更深刻的認識，也為我未來的學習和工作提供瞭重要的指導。

評分☆☆☆☆☆

收到這本書，說實話，一開始我有點猶豫。書名《正版新書--光通信係統中的光子學建模與設計》，加上作者“斯瓦沃米爾·蘇耶茨基”和齣版社“機械工業齣版社”，聽起來就非常專業，甚至有點嚇人。我擔心它會是那種晦澀難懂、充斥著大量公式和理論，讀完讓人頭疼的學術專著。我平常涉獵的電子書大多偏嚮應用層麵，比如電路設計、單片機開發之類的，對於更底層的物理原理和建模方法瞭解不深。因此，在翻開這本書之前，我已經做好瞭“啃硬骨頭”的心理準備，甚至想著要不要先去惡補一下光學和物理學的相關知識。這本書的封麵設計也比較樸素，沒有花哨的插圖，純粹的文字堆砌，讓我感覺它更偏嚮於教科書，而非一本能激發興趣的科普讀物。但既然買瞭，就得認真對待，總不能讓它成為壓箱底的擺設吧？我當時的想法是，即使不能完全吃透，也能從中汲取一些關鍵概念，為我日後深入研究打下一點基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質量確實是值得稱贊的。封麵的材質觸感很好，紙張也比我預期的要厚實一些，印刷清晰，排版整齊。打開來，首先映入眼簾的是目錄，條理清晰，涵蓋瞭光通信係統建模與設計的各個方麵，從基礎理論到具體應用，似乎都囊括其中。我快速瀏覽瞭一下章節標題，感覺作者在內容的組織上非常有條理，邏輯性很強。比如，我看到瞭關於光波導、激光器、調製解調器等章節，這些都是我比較感興趣的，也與我平常工作中可能會接觸到的技術息息相關。當然，裏麵也夾雜著一些我不太熟悉的專業術語和理論模型，比如“非綫性效應”、“模式耦閤”等等，這讓我知道這本書的內容深度和廣度都相當可觀。我個人比較喜歡那種能夠循序漸進地引導讀者理解復雜概念的書籍，希望這本書在講解這些高深理論時，能夠提供足夠多的示例和圖示，幫助像我這樣的初學者更好地理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於它對理論的深入剖析和對實際應用的緊密結閤。作者在講解每一個概念的時候，都不會僅僅停留在公式的羅列，而是會深入探討其背後的物理意義，以及這些理論是如何在光通信係統中得到應用的。我特彆欣賞書中關於光子晶體和超材料在光通信領域應用的章節，這部分內容讓我大開眼界，瞭解到瞭許多前沿的科研方嚮和潛在的技術突破。作者用非常嚴謹的數學推導和物理模型，清晰地闡述瞭這些新型材料的獨特光學特性，以及如何利用它們來實現更高效、更靈活的光信號處理。雖然有些推導過程對我來說依然有些挑戰，但我可以通過反復閱讀和參考附錄中的公式推導，慢慢消化吸收。這種理論與實踐並重的寫作方式，讓我覺得這本書不僅是一本技術手冊，更是一本激發創新思維的寶典。