光纤通信 9787301176832 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李丽君，徐文云 著

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301176832

商品编码：29635750904

包装：平装

出版时间：2010-09-01

图书基本信息
图书名称	光纤通信	作者	李丽君,徐文云
定价	26.00元	出版社	北京大学出版社
ISBN	9787301176832	出版日期	2010-09-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.459Kg

内容简介

本书从当前的教学改革出发，以开拓学生的视野为目标，在注重培养学生学习工程理论的兴趣的同时，特别注意对学生的人文关怀，循序渐进出地阐述光纤通信的基础理论和新知识、新技术。恰当的导入案例和阅读材料增强了本书的阅读感，用物理概念对理论结果加以解释降低了本书的难度，丰富的题型强化了书中的知识点。 本书适用面较广，可作为电气信息类相关专业的本科生和工科类其他各专业的教材，还可供从事光纤通信系统设计和应用的技术人员学习、工作的参考书。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

光信号的奥秘：跨越时空的现代通讯基石 在信息爆炸的时代，我们获取信息的速度和广度前所未有。而支撑起这一波澜壮阔信息洪流的，正是那些在细微之处闪耀着光芒的传输媒介——光纤。本书旨在深入浅出地揭示光纤通信这一现代通讯基石的宏大图景，探索其背后的科学原理、技术革新以及它如何重塑我们的世界。 第一章：信号的旅程——从电到光的飞跃 在光纤通信诞生之前，信息传输主要依赖于电信号，通过铜导线进行传递。然而，铜导线存在着信号衰减快、抗干扰能力弱、传输带宽有限等诸多弊端，极大地限制了信息的传播速度和容量。想象一下，在漫长的旅途中，电信号如同在泥泞的道路上艰难跋涉，能量损失严重，且容易受到外界的干扰而失真。 光纤通信的出现，标志着信息传输领域的一场革命。它巧妙地利用了光的波粒二象性，将信息编码成光信号，并通过玻璃或塑料纤维进行传输。光，这位速度的王者，能够在几乎无损耗的情况下，以惊人的速度穿越千里，将海量的信息精确送达。本书将带您回顾电信号传输的局限，理解光信号传输的理论优势，从而为接下来的深度探索打下基础。我们将探讨电信号如何转化为光信号，以及光信号如何在光纤中传播，初步领略这场从“电”到“光”的伟大跨越。 第二章：纤细的奇迹——光纤的构造与原理 光纤，这个听起来平凡的词汇，却蕴含着令人惊叹的工程智慧。它并非简单的玻璃丝，而是经过精密设计和制造的精密光学器件。本书将详细剖析光纤的内部结构，揭示其“纤细”外表下的“神奇”工作原理。 我们首先会介绍光纤的基本组成部分：纤芯（core）和包层（cladding）。纤芯是光信号传输的通道，通常由高纯度的石英玻璃制成。而包层则包裹着纤芯，其折射率略低于纤芯。正是这种折射率的差异，构成了光纤能够引导光信号传播的关键。 接着，我们将深入探讨“全内反射”这一核心物理原理。当光从折射率较高的介质（纤芯）射向折射率较低的介质（包层）时，如果入射角大于临界角，光线就会被完全反射回纤芯，如同被“困”在光纤内部。这种无时无刻不在发生的全内反射，确保了光信号在长距离传输过程中得以高效地引导，几乎没有能量泄漏。我们将用生动的比喻和直观的图解，帮助您理解这一看似深奥的物理现象。 此外，本书还将区分不同类型的光纤，如多模光纤（multimode fiber）和单模光纤（singlemode fiber）。多模光纤的纤芯较大，允许多条光路传播，但容易产生模式色散，限制了传输速率。而单模光纤的纤芯非常细，仅允许一条光路传播，有效地消除了模式色散，是长距离、高速率通信的首选。我们将分析它们在结构、性能和应用上的差异，以及为何单模光纤在现代高速通讯网络中扮演着至关重要的角色。 第三章：光载信息的艺术——调制与解调技术 将信息“装载”到光信号之上，并能从中“提取”信息，是光纤通信的关键环节。这便是调制（modulation）与解调（demodulation）技术的艺术。本书将详细阐述这些技术是如何将原本的电信号转化为可以被光纤有效传输的光信号，并在接收端将其复原。 我们将从最基础的调制方式讲起，例如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。在光纤通信中，通常是将电信号的二进制码（0和1）映射到光信号的不同状态上。例如，用“有光”代表“1”，用“无光”代表“0”，这便是简单的开关键控（OOK）调制。我们将解析OOK的原理、优缺点，以及在早期光纤通信系统中的应用。 随着通信需求的日益增长，更高效、更高阶的调制技术应运而生。本书将逐步介绍更为复杂的调制方式，如相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等。这些技术能够在一个光载波上承载更多比特的信息，极大地提高了频谱利用率和传输速率。我们将深入分析不同调制方式的编码原理、对信号质量的要求以及在现代光通信系统中的具体应用场景。 同时，我们也需要了解如何在接收端将这些光信号“还原”回原始的电信号，这个过程便是解调。本书将探讨各种光电探测器的原理，它们如何将光信号转化为电信号，以及如何根据预设的调制方式进行解码。理解调制与解调的过程，对于掌握光信号的整个传输流程至关重要。 第四章：长途跋涉的守护者——信号的再生与放大 尽管光纤传输损耗很低，但在长距离传输过程中，光信号的能量仍然会逐渐衰减，并且可能受到其他噪声的干扰，导致信号失真。为了确保信息在远距离传输的准确性，需要采取有效的信号再生和放大技术。本书将揭示这些“守护者”如何确保信号的清晰与完整。 我们首先会介绍光信号衰减的原因，包括吸收损耗、散射损耗以及连接器损耗等。理解这些损耗的来源，有助于我们认识到信号放大的必要性。 接着，我们将重点讲解两种重要的信号放大技术：光电光再生（OEO regeneration）和掺铒光纤放大器（EDFA）。OEO再生是一种传统的信号处理方式，它将接收到的衰减的光信号先转换为电信号，经过电子器件进行整形、判决和再生，然后再将清晰的电信号重新转换为光信号发射出去。这种方式能够有效地消除信号中的噪声和失真，但过程较为复杂，且会引入一定的时延。 而EDFA则代表了光纤通信领域的一项重大突破。它是一种直接放大光信号的器件，无需将光信号转换为电信号。EDFA通过将一定能量的泵浦光注入到掺杂了稀土元素铒（Er）的光纤中，使铒原子处于激发态，当信号光通过时，这些激发态的铒原子会将其能量传递给信号光，从而实现对信号光的放大。EDFA的出现极大地简化了光纤传输系统的设计，降低了成本，并提高了传输速率和传输距离。我们将详细解析EDFA的工作原理、增益特性以及它在现代长距离光通信网络中的关键作用。 第五章：构建信息高速公路——光通信网络架构 光纤通信并非孤立的技术，它构成了支撑我们现代社会运行的信息高速公路。本书将为您展现光通信网络的宏大架构，以及光纤如何在其中扮演连接一切的角色。 我们将从最基本的点对点光纤链路开始，介绍其在局域网（LAN）、城域网（MAN）中的应用。随着网络规模的扩大，光纤网络需要更加复杂的拓扑结构和路由机制。本书将深入探讨光传输网络（OTN）和波分复用（WDM）等核心技术。 波分复用（WDM）是现代光纤通信网络的核心技术之一。它允许在同一根光纤中，同时传输多个不同波长（颜色）的光信号，每个波长承载着独立的信息。这如同在一条公路上同时开通多条车道，极大地提高了光纤的传输容量。我们将区分粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM），分析它们在通道间隔、传输容量和成本上的差异，以及DWDM如何在国家甚至洲际的光缆系统中实现海量信息的传输。 此外，本书还将介绍光网络的交换技术，例如光开关（optical switch）和光交叉连接（OXC），它们能够在光域直接对光信号进行路由和调度，避免了频繁的光电转换，进一步提高了网络的灵活性和效率。我们将探讨这些技术如何共同构建起庞大而高效的光通信网络，将世界各地的信息连接在一起。 第六章：光辉的应用——塑造现代生活 光纤通信的应用早已渗透到我们生活的方方面面，深刻地改变着我们的交流方式、娱乐模式乃至工作效率。本书将以生动的案例，展现光纤通信的辉煌应用。 最直接的应用便是互联网接入。我们使用的宽带网络，其“最后一公里”的接入通常是通过光纤实现，为我们提供了前所未有的高速上网体验。从高清视频的流畅播放，到云游戏的即时响应，都离不开光纤强大的传输能力。 在电信领域，光纤通信早已取代了传统的铜缆，成为长途电话和移动通信基站之间的主要传输媒介。它保证了通话的清晰与稳定，并为4G、5G等高速移动通信提供了坚实的基础。 金融行业对数据传输的速度和稳定性有着极高的要求，高频交易、跨境支付等都依赖于低时延、高带宽的光纤网络。 科学研究领域，例如粒子对撞机、射电望远镜等大型科研设备，需要传输海量的高精度数据，光纤通信是不可或缺的工具。 医疗领域，远程医疗、高清医学影像传输等，也受益于光纤通信带来的高速、可靠的连接。 此外，本书还将探讨光纤通信在军事通信、工业自动化、智慧城市等新兴领域的应用，展望它在未来信息社会中的持续发展和更广阔的潜力。 结语：未来的光芒 光纤通信，作为一项颠覆性的技术，已经深刻地改变了人类社会的面貌。它以无与伦比的速度和容量，连接着地球的每一个角落，为信息时代的到来奠定了坚实的基础。本书通过对光纤通信原理、技术、网络架构及应用的全面梳理，旨在让读者对这一现代通讯基石有一个全面而深入的理解。 未来的光纤通信将朝着更高带宽、更低功耗、更智能化、更灵活的方向发展。量子通信、太赫兹通信等前沿技术的探索，也预示着信息传输的边界将不断被拓展。这本书不仅是对现有技术的梳理，更是对未来通信发展方向的展望。希望通过本书的阅读，您能感受到光信号穿越时空的强大力量，以及光纤通信为人类社会带来的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当有品味，封面采用了一种低调而富有质感的哑光处理，配合着简洁的字体排版，给人一种沉稳、专业的印象。光是掂在手里，就能感受到它作为一本专业书籍应有的分量感。内页的纸张选择也十分考究，不是那种廉价的反光纸，而是略带米黄的护眼纸张，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。翻开第一页，扉页上的那句引言，虽然是书中的标准格式，但其措辞的精准和对领域核心精神的概括，立刻就将读者带入了一种严谨的学术氛围之中。特别是关于目录部分的编排，逻辑性极强，从基础的光波导理论到复杂的系统集成，层层递进，让人一眼就能看出作者在结构设计上的用心良苦。这种对细节的关注，往往预示着内文的质量也是值得信赖的。我尤其欣赏它在章节标题上的艺术性，既点明了技术核心，又不失阅读的引导性，不像有些教科书那样干巴巴的术语堆砌。整体来看，这本书从外到内的每一个环节，都在向读者传达一个信息：这是一部认真打磨的作品，值得投入时间去精研。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的插图和图表的质量给予高度评价。在描述复杂的光纤结构或器件原理时，一张高质量的示意图抵得上一千字的文字描述。这本书在这方面做得非常出色。例如，在讲解布拉格光栅的耦合机制时，它提供的不仅仅是一个简单的光栅结构图，而是加入了色散曲线的叠加示意，清晰地展示了正向和反向传播光波如何在特定波长处发生增强耦合。更令人称赞的是，图注部分写得极为详尽，每一个标注点都有明确的物理意义解释。在对比不同掺杂材料的能级结构图时，作者甚至细致到了对激光跃迁的能量差进行了量化标注，这种对细节的偏执，极大地降低了自学时的理解难度。坦率地说，市面上很多教材的插图模糊不清，或者原理图过于简化，导致读者需要反复在文字和图中来回切换寻找关联。这本书彻底避免了这个问题，图文的配合达到了教科书级别的典范。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献部分，看得出作者下了极大的功夫进行梳理和筛选。它不是简单地堆砌了大量的文献列表，而是构建了一个清晰的知识脉络图。在每一个重要结论或前沿技术介绍的末尾，标注的引文都非常精准，直指该理论或方法的原始出处，这对于希望进行深入研究的读者来说，无疑是打开了探索之门。我特别留意了它对近五年内新兴研究方向的引用频率和覆盖面，发现它对例如空穴光纤的最新进展、超快光纤激光器的腔模锁定技术等热点领域都有及时的跟进和收录，这表明作者的知识体系是动态更新的，而不是停留在几年前的版本上。这种对前沿的敏锐度和对经典理论的扎实掌握的完美结合，让这本书既有历史的厚度，又有面向未来的视野。它不仅仅是一本“工具书”，更像是一位经验丰富的导师，指引你在这个高速发展的领域中稳步前行，而不是被海量信息淹没。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书的某个章节，我立刻被作者那种将深奥理论“拉下神坛”的叙述能力所折服。他处理复杂数学模型的方式，非常贴合工程师的思维习惯。很多教材在推导光场分布或者模场直径的公式时，常常陷入纯粹的数学证明泥潭，让人抓不住重点。但这本书不同，作者总能在关键的数学推导之后，紧跟着一句精炼的物理意义阐述，比如“这个$eta$值的微小变化，直接决定了我们在实际光纤制作中对包层折射率的控制精度要求”。这种“理论——应用”的无缝衔接，极大地增强了知识的实用性和可操作性。我记得在讲到非线性效应抑制时，他不仅列举了数学模型，还配上了清晰的曲线图示，清晰地标注了输入功率阈值和对应的损伤因子。这种详实的数据支撑，让原本抽象的概念变得触手可及，仿佛我正坐在实验室里，看着示波器上的波形变化。对于一个已经有一定基础但希望向更高层次迈进的读者来说，这种兼顾理论深度与工程实践的写作风格，简直是太宝贵了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，有一种老派学者的沉稳和严谨，但又不失现代学术的活力。它不像一些翻译过来的教材那样，读起来总有种“翻译腔”，让人感觉隔了一层膜。这本书的行文非常流畅自然，比如在描述光纤损耗机制时，作者用了“光子在晶格中的一次不期而遇的弹跳”这样的比喻，生动形象地描绘了瑞利散射的随机性，一下子就把读者从枯燥的公式中解脱出来，进入到一种更具画面感的理解之中。这种恰到好处的比喻和类比，是区分好书和平庸之作的关键。此外，书中穿插的“历史沿革”小节也处理得非常得体，没有喧宾夺主，而是精准地交代了某些关键技术的诞生背景和先驱者的贡献，让人在学习技术的同时，也能感受到人类智慧的逐步积累。这使得阅读过程不再是单向的信息灌输，而更像是一场与领域内前辈的对话，充满了人文关怀和知识的厚重感。