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柯熙政，邓莉君 著

图书标签:

• 无线光通信
• 部分相干光
• 光传输
• 理论研究
• 光纤通信
• 大气光学
• 调制解调
• 信道建模
• 相干光通信
• 信息传输

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030503589

商品编码：29729563806

包装：平装

出版时间：2017-08-01

基本信息

书名：无线光通信中的部分相干光传输理论

定价：90.00元

作者：柯熙政,邓莉君

出版社：科学出版社

出版日期：2017-08-01

ISBN：9787030503589

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：128开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光子晶体光纤中光信号的传播特性研究》 内容简介： 本书深入探讨了光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber, PCF）作为一种新型光波导材料，在光通信领域展现出的独特优势及其内在的光信号传播机制。全书以理论研究为基础，辅以必要的数值模拟和实验验证，旨在为读者构建一个关于PCF中光信号传播的全面且深刻的认识。 第一章：光子晶体光纤基础理论 本章首先回顾了传统光纤的基础知识，为理解PCF的独特性奠定基础。随后，详细介绍了光子晶体光纤的基本结构，包括其周期性微结构（空气孔或介质柱）的设计原理和制备工艺。我们着重阐述了PCF实现光信号限制的两种主要机制：带隙限制（bandgap guidance）和折射率限制（index guidance）。通过对PCF横截面电磁场分布的分析，揭示了其与传统单模光纤在模式传输特性上的根本差异。此外，本章还探讨了PCF的设计参数，如芯径、孔间距、空气孔填充因子等，如何影响其光学性能，包括有效折射率、模式场直径、模式耦合等关键参数。针对不同类型的PCF，如实芯PCF（solid-core PCF）和空芯PCF（hollow-core PCF），我们将对其各自的优势和局限性进行梳理，并简要介绍其在特定应用场景下的潜力。 第二章：光子晶体光纤中的模式传播与色散特性 本章聚焦于PCF中光信号的传播模式以及关键的色散效应。我们将深入剖析PCF的模式截止条件和多模行为，分析其与传统光纤的对比。核心内容在于详细阐述PCF的色散特性，包括： 材料色散 (Material Dispersion)： 这一部分回顾了光纤材料本身的色散特性，并说明在PCF中，由于其独特的材料组成和结构，材料色散的影响范围和形式可能与传统光纤有所不同。 波导色散 (Waveguide Dispersion)： 这是PCF最显著的色散来源之一。我们将通过严格的电磁场理论计算，推导PCF的波导色散公式，并分析其与PCF几何参数（如空气孔直径、间距、填充因子）和工作波长的关系。我们将重点讨论PCF如何通过结构设计实现超平坦色散、零色散波长调控以及负色散特性，这些都是其在高性能光通信中应用的基石。 总色散 (Total Dispersion)： 结合材料色散和波导色散，我们推导出PCF的总色散表达式，并分析不同PCF结构在不同波长范围内的色散曲线。 此外，本章还将讨论PCF的非线性效应，如克尔效应（Kerr effect）和拉曼散射（Raman scattering），并分析其与色散效应的相互作用，这对于理解高功率光信号在PCF中的传输至关重要。 第三章：非线性效应在光子晶体光纤中的传播 非线性效应是高密度光信号传输中的重要考量因素。本章将系统地研究PCF中各种非线性效应的产生机理、强度以及其对光信号传播的影响。 克尔效应 (Kerr Effect)： 我们将详细分析PCF材料的二阶非线性系数，并推导在PCF中由克尔效应引起的自相位调制（Self-Phase Modulation, SPM）和交叉相位调制（Cross-Phase Modulation, XPM）的数学模型。通过数值模拟，我们将展示SPM和XPM如何导致信号频谱展宽、畸变，以及在多信道传输中可能产生的串扰。 受激拉曼散射 (Stimulated Raman Scattering, SRS)： 本章将深入探讨SRS在PCF中的特性。我们将分析PCF结构如何影响SRS的增益谱和阈值，以及SRS引起的功率转移和信号损耗。 受激布里渊散射 (Stimulated Brillouin Scattering, SBS)： 类似地，我们也将分析SBS在PCF中的表现。我们将讨论SBS的声子激发机制，并研究PCF结构参数对SBS增益和阈值的影响。 四波混频 (Four-Wave Mixing, FWM)： 对于多波长传输系统，FWM是一个重要的非线性干扰源。本章将详细阐述FWM的产生机理，并推导PCF中FWM的理论模型。我们将重点分析PCF的色散特性如何影响FWM的发生，以及如何通过结构设计来抑制FWM。 本章的重点在于分析这些非线性效应如何与PCF的色散特性相互作用，并提出有效的抑制或利用策略。 第四章：特殊结构光子晶体光纤的设计与应用 PCF的结构灵活性是其最大的优势之一。本章将聚焦于几种具有代表性的特殊结构PCF，并分析其独特的传播特性和潜在应用。 低非线性PCF (Low-Nonlinearity PCF)： 针对对非线性效应敏感的应用，我们将介绍如何通过优化PCF的结构参数，减小光纤的非线性系数，从而抑制非线性效应的产生。 高非线性PCF (High-Nonlinearity PCF)： 与低非线性PCF相反，本章也将探讨如何设计高非线性PCF，以增强非线性效应，从而在超快光学、光参量放大器等领域得到应用。 偏振保持PCF (Polarization-Maintaining PCF)： 保持光信号的偏振态对于某些光通信和传感应用至关重要。本章将介绍具有不对称结构的偏振保持PCF的设计原理，以及其偏振消光比（Polarization Extinction Ratio, PER）等关键参数的理论分析。 空芯PCF (Hollow-Core PCF)： 空芯PCF以其极低的色散和非线性效应，以及潜在的低损耗传输能力而备受关注。本章将详细介绍空芯PCF的带隙限制原理，分析其在超长距离通信、高功率传输以及光学传感器等领域的应用潜力。 第五章：光子晶体光纤在光通信中的应用前景 本章将基于前几章的理论分析，展望PCF在未来光通信领域中的广泛应用前景。 超宽带光通信： PCF能够实现色散特性的精确调控，使得在更宽的波长范围内实现零色散或低色散传输成为可能，从而为超宽带光通信提供基础。 高功率光传输： 通过设计大模场面积的PCF或空芯PCF，可以有效降低光信号的功率密度，从而抑制非线性效应，实现高功率光信号的传输。 光网络中的色散补偿： PCF的高色散灵活性使其成为理想的色散补偿器，能够精确补偿不同类型光纤产生的色散，提高通信系统的性能。 新型光器件： PCF独特的结构使其能够集成更多的功能，例如作为光开关、调制器、滤波器等，为开发紧凑高效的光器件提供可能。 未来超高比特率通信： 随着通信速率的不断提升，对光纤的性能要求也越来越高。PCF在抑制非线性效应、减小色散失真等方面的优势，使其成为未来超高比特率通信系统的理想选择。 本书的编写旨在为从事光通信、光电子学、光学工程等领域的研究人员、工程师和学生提供一个系统、深入的理论框架，帮助他们理解PCF的光信号传播特性，并为PCF在未来光通信技术中的创新应用提供理论指导和技术参考。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《无线光通信中的部分相干光传输理论》后，我抱着极大的热情开始研读，毕竟我对无线光通信这个前沿领域充满了好奇。然而，这本书在很多方面都没能满足我的预期。首先，我对书中关于信道建模和噪声分析的深度感到失望。我本以为可以深入了解到各种复杂大气湍流、异构环境下的光信号衰减和干扰机制，书中却只是蜻蜓点水地提了一下，没有提供足够详细的数学推导和实验佐证。尤其是在探讨非高斯噪声对误码率的影响时，感觉作者似乎避开了最核心的难题，给出的解决方案也显得有些过于理想化，脱离了实际工程应用的严苛环境。相比之下，我更期待看到更具创新性的、能直接指导工程实践的参数优化方法，而不是停留在理论表述层面。整体阅读下来，总觉得像是翻阅了一本高级教科书的目录，而不是一本深入探讨具体技术瓶颈的专著。

评分☆☆☆☆☆

我特别关注了书中关于“部分相干”这一核心概念的阐述，期待它能在解决信道不确定性方面带来启发。然而，书中对“部分相干”的处理更像是一种数学工具的应用，而非深入的物理洞察。例如，当讨论如何利用部分相干性来降低特定类型干扰的敏感度时，所提供的分析模型似乎过度依赖于特定的理想化假设，没有充分考虑光纤耦合效率、接收端探测器的非线性响应等实际约束。我本想了解如何通过动态调整光源的相干长度来实现对不同天气条件的自适应匹配，但书中仅仅提供了静态的理论分析框架。这使得整本书在从“理论”向“应用”过渡的桥梁上显得非常脆弱，对于希望将所学知识转化为实际系统设计的人来说，这本书提供的帮助有限。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排上，也存在一些令我费解的地方。比如，在介绍光束整形技术时，它花费了大量篇幅去回顾了经典几何光学的一些基础知识，这对于一个目标读者群是专业研究人员和工程师的专业书籍来说，显得有些冗余和拖沓。我更希望看到的是，如何将这些基础理论与现代自适应光学系统紧密结合，探讨如何利用先进算法实时补偿环境引起的波前畸变。再者，关于调制格式的选择与性能评估部分，内容相对陈旧，似乎停留在十年前的技术水平。对于DMT（离散多音频）或OFDM在高速率传输中的应用，以及如何克服其对载波同步的极端要求，书中鲜有深入的论述。我试图寻找一些关于光子集成电路在提高系统紧凑性和稳定性的前沿进展，但这些内容几乎完全缺失，这让这本书的“新颖性”大打折扣。

评分☆☆☆☆☆

从写作风格和专业术语的运用来看，这本书的行文风格显得比较晦涩和僵硬。大量的长难句和复杂的数学符号堆砌，使得初次接触该领域的读者很难快速抓住重点。尽管理论的严谨性是必要的，但清晰的逻辑脉络和适当的图表辅助同样至关重要。遗憾的是，书中的插图数量偏少，且很多示意图过于抽象，未能直观地展示出所描述的物理现象。特别是当涉及到相干性度量的具体实验测量方法时，描述得非常模糊，缺乏可复现的指导性细节。我甚至怀疑作者是否真正进行过大规模的户外实验验证，因为很多理论假设在实际强风、高湿度的环境中是难以成立的。这种“纸上谈兵”的感觉，极大地削弱了它作为一本权威参考书的价值。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书未能在我心中树立起一座难以逾越的技术高峰。它似乎更像是一份早期的研究报告汇编，而非一部经过精心打磨的、能引领未来方向的专著。我希望看到的是对新兴技术如涡旋光束传输、AI赋能的信道均衡等领域的探索性内容，但这些都付之阙如。阅读过程中，我反复需要查阅其他更基础或更具应用导向的文献来补充缺失的细节和更现代的观点。对于一个对光通信未来抱有雄心壮志的读者而言，这本书的价值更多在于提供了一个历史性的理论背景，而非解决当前面临的最紧迫的技术难题。它提供的信息量虽然不小，但缺乏那种“点石成金”的、能激发进一步研究热情的关键洞察。