光縴偏振模色散原理、測量與自適應補償技術/國傢齣版基金“信息光子學與光通信係列叢書” [Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張曉光，唐先鋒 著，任曉敏 編

圖書標籤:

• 光縴通信
• 偏振模色散
• 色散補償
• 光縴技術
• 光子學
• 信息傳輸
• 自適應技術
• 測量技術
• 光縴器件
• 信號處理

齣版社： 北京郵電大學齣版社

ISBN：9787563550920

版次：1

商品編碼：12267726

包裝：平裝

叢書名： 國傢齣版基金“信息光子學與光通信係列叢書”

外文名稱：Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation

開

內容簡介

　　光縴偏振模色散是限製光縴通信係統進一步提升傳輸容量的重要限製因素之一，也是光縴通信領域裏的一個研究熱點。《光縴偏振模色散原理、測量與自適應補償技術/國傢齣版基金“信息光子學與光通信係列叢書”》從最基本的偏振光描述開始，較為係統、完整地介紹瞭光縴偏振模色散的産生機理，偏振模色散的主要測量方法，以及在直接檢測光縴通信係統與相乾檢測光縴通信係統中對於偏振模色散補償與均衡的主要方法。通過閱讀《光縴偏振模色散原理、測量與自適應補償技術/國傢齣版基金“信息光子學與光通信係列叢書”》，讀者可以全麵瞭解與光縴偏振和偏振模色散相關的原理與技術。
　　《光縴偏振模色散原理、測量與自適應補償技術/國傢齣版基金“信息光子學與光通信係列叢書”》可供從事光縴通信領域研究的科技人員參考，也適閤光縴通信相關專業的高年級本科生與研究生閱讀，亦可作為研究生相應課程的教學用書。

目錄

第1章 緒論
1．1 光縴偏振模色散的研究意義
1．2 光縴偏振模色散的研究進展
本章參考文獻

第2章 偏振光的描述
2．1 偏振光的一般數學錶示
2．2 偏振光的瓊斯矢量錶示法
2．2．1 偏振光的瓊斯矢量錶示
2．2．2 偏振器件的瓊斯矩陣錶示
2．3 偏振光的斯托剋斯矢量錶示法
2．3．1 偏振光的斯托剋斯矢量錶示
2．3．2 偏振光的龐加萊球錶示
2．3．3 偏振器件的米勒矩陣錶示
2．4 偏振控製器的數學描述
本章參考文獻

第3章 偏振模色散的産生機理與統計特性
3．1 單模光縴中偏振模色散的産生機理
3．2 偏振模色散的理論模型
3．2．1 偏振模色散的主態概念
3．2．2 偏振模色散的矢量描述
3．2．3 二階偏振模色散
3．3 偏振模色散的數學分析模型與統計特性
3．3．1 動態方程
3．3．2 偏振模色散矢量的級聯規則
3．3．3 瓊斯矩陣傳輸法
3．3．4 光縴偏振模色散的統計規律
3．3．5 偏振模式耦閤
3．3．6 耦閤非綫性薛定諤方程法與馬納科夫方程
本章參考文獻

第4章 偏振模色散的測量方法
4．1 偏振模色散的時域測量方法
4．1．1 光脈衝延遲法
4．1．2 偏分孤子法
4．1．3 乾涉儀測量法
4．2 偏振模色散的頻域測量方法
4．2．1 固定分析儀法和Sagnac乾涉儀法
4．2．2 瓊斯矩陣特徵值分析法
4．2．3 米勒矩陣法
4．2．4 龐加萊球法
4．3 偏振相關損耗的測量方法
4．3．1 偏振態掃描法
4．3．2 米勒矩陣法
本章參考文獻

第5章 偏振模色散的補償技術
5．1 直接檢測光縴通信係統中偏振模色散的補償技術
5．1．1 電域補償技術
5．1．2 光域補償技術
5．2 相乾檢測光縴通信係統中偏振模色散的補償技術
5．2．1 相乾接收係統中偏振效應均衡方法
5．2．2 恒模算法和判決導引最小均方算法
5．2．3 基於斯托剋斯空間的偏振效應均衡算法
5．2．4 基於卡爾曼濾波器的偏振效應均衡算法
本章參考文獻

光縴偏振模色散（PMD）的奧秘：理解、量化與智慧消除 隨著信息時代的飛速發展，光縴通信以其巨大的帶寬、低損耗的傳輸特性，已成為現代通信網絡不可或缺的基石。然而，在光信號穿越綿延數韆公裏的光縴網絡時，一種不容忽視的物理效應——偏振模色散（Polarization Mode Dispersion，簡稱PMD）——正在悄然影響著信號的質量與通信係統的性能。PMD，這個聽起來有些專業卻對高速光通信至關重要的概念，其背後蘊藏著復雜的物理原理，對其實施精準的測量，以及研發高效的補償技術，是當前光通信領域麵臨的關鍵挑戰之一。 PMD的本質：光在非理想光縴中的“分身術” 在理想狀態下，一束光在光縴中傳播時，其偏振態應保持不變。然而，現實世界中的光縴並非完美無瑕。由於製造工藝的微小偏差、外部環境（如溫度變化、機械應力）的擾動，光縴的橫截麵會呈現齣微弱的非圓度，從而導緻其對不同偏振態的光具有微小的傳播速度差異。就好比兩條平行跑道，雖然看起來很相似，但其中一條可能略微濕滑，導緻跑步速度稍有不同。 這種傳播速度的差異，就導緻瞭原本一同齣發的、具有不同偏振方嚮的光信號，在光縴中“分道揚鑣”，各自以不同的速度前進。當它們到達光縴的另一端時，原本同步的光信號就會齣現時間上的延遲，這就是PMD的直觀錶現。這種時間延遲，也被稱為“延遲差”（Differential Group Delay，DGD）。 PMD的危害：高速信號的“殺手” PMD的危害，尤其是對高速率、長距離光通信係統而言，是顯而易見的。 信號畸變： 當不同偏振分量齣現延遲時，它們在接收端疊加，會導緻原始信號波形發生畸變。對於幅度調製信號，這會引起眼圖的閉閤，降低信噪比，增加誤碼率。 星座圖鏇轉與展寬： 在相乾光通信係統中，PMD會引起星座圖的鏇轉和展寬，使得數據解調的準確性大大降低。 碼間串擾（ISI）： 隨著傳輸速率的提高，符號周期越來越短。PMD引入的延遲差，即使很小，也可能超齣單個符號的長度，導緻相鄰符號的信號相互乾擾，産生碼間串擾，這嚴重限製瞭通信速率的提升。 動態性和隨機性： PMD並非一個靜態的參數。由於光縴所處的環境變化，其引起的延遲差以及偏振模在光縴中的耦閤狀態是動態變化的，並且具有很強的隨機性。這種不確定性使得PMD的補償工作更加復雜和充滿挑戰。PMD通常用二階PMD參數（PMD2）來描述，它錶徵瞭延遲差隨波長或頻率的變化率，對高速信號的影響尤為顯著。 量化PMD：精準丈量“不均勻”的傳播速度 理解PMD的本質和危害後，精確地測量PMD就顯得尤為重要。這就像醫生診斷疾病，必須先通過各種儀器來量化病癥的程度。PMD的測量方法多種多樣，各有側重，適用於不同的場景和需求。 平均延遲差（Average DGD）測量： 這是最基本也是最常用的PMD測量指標，它描述瞭在某個波長範圍內，不同偏振模式的平均延遲。常用的方法包括： 功率計法（Polarization Optical Time-Domain Reflectometer，POTDR）： 通過測量不同偏振狀態下的迴波光功率來推算PMD。 Stokes嚮量法： 利用Stokes嚮量來描述光信號的偏振狀態，通過分析Stokes嚮量在光縴傳播後的變化來計算PMD。 乾涉法： 利用乾涉儀測量不同偏振分量到達的時間差。 高階PMD測量： 隨著通信速率的不斷攀升，二階甚至更高階的PMD效應也開始顯現齣不可忽視的影響。因此，對高階PMD的測量也成為研究的熱點。這通常需要更復雜的測量技術，例如： 偏振光譜分析法： 分析光信號在不同波長下的偏振特性。 時域脈衝展寬法： 測量光脈衝在光縴中傳播後的展寬程度。 動態PMD測量： 考慮到PMD的動態變化特性，實時監測和測量PMD對於自適應補償至關重要。這就需要能夠快速響應的測量技術，例如基於光電探測器陣列或高速數字信號處理（DSP）的算法。 智慧消除：讓光信號“重歸同步” PMD的危害如同隱藏在高速信息高速公路上的“暗礁”，一旦不加以處理，就會嚴重影響信息傳輸的“速度”和“準確性”。因此，研發有效的PMD補償技術，成為光通信領域持續攻剋的難題。PMD補償技術的核心在於，人工地引入一個與光縴PMD效應相抵消的延遲差。 被動補償技術： 這種技術依賴於固定的補償器件，例如PMF（Polarization-Maintaining Fiber）或者某些特殊結構的相位延遲器件。一旦設置好，其補償效果相對穩定，但難以適應PMD的動態變化。 主動補償技術： 這是當前研究和應用的主流方嚮。主動補償技術的核心是利用反饋控製機製，實時監測PMD的變化，並動態調整補償器件的參數，以期完全抵消PMD的影響。其主要組成部分包括： PMD監測單元： 負責實時測量光縴的PMD參數，包括平均延遲差以及二階PMD等。 PMD補償器： 這是實現補償的關鍵器件，通常包括： 電光調製器/聲光調製器： 通過施加電場或聲場來改變不同偏振分量的傳播速度。 液晶器件： 利用液晶的光學各嚮異性特性來引入可調的延遲差。 光縴延遲綫/乾涉儀： 通過改變光路長度或乾涉條件來實現延遲差的調整。 基於微機電係統（MEMS）的器件： 利用微小的機械結構來精確控製光路的偏振特性。 控製算法： 基於PMD監測單元的輸齣，控製算法會生成相應的控製信號，驅動PMD補償器進行實時調整。智能算法，例如遺傳算法、模糊邏輯控製、神經網絡等，在自適應PMD補償中展現齣強大的潛力，能夠更有效地應對PMD的復雜動態變化。 PMD研究的未來展望：邁嚮更高速、更可靠的光通信 PMD研究並非一蹴而就，它是一個持續演進的領域。隨著通信速率的不斷突破，100Gb/s、400Gb/s乃至Tb/s的光通信係統正在加速部署，PMD及其高階效應的影響將愈發顯著。因此，未來的PMD研究將聚焦於以下幾個方嚮： 更高階PMD的精確測量與補償： 隨著速率的提升，PMD的更高階效應，如三階、四階PMD，對信號質量的影響將不容忽視。發展更精確的高階PMD測量技術，並研發相應的高階PMD補償器，將是未來的重要課題。 更智能、更快速的自適應補償技術： 針對PMD的快速動態變化，需要更先進的監測算法和更高效的補償器件，實現毫秒級甚至微秒級的PMD補償，以滿足未來超高速通信的需求。 PMD與其它損傷的聯閤補償： 在實際光通信係統中，PMD並非唯一的損傷源。色散、非綫性效應等也會對信號産生影響。因此，探索PMD與其它損傷的聯閤補償技術，實現係統整體性能的優化，具有重要的理論和實際意義。 新型光縴與器件的設計： 從源頭減少PMD的産生，例如通過優化光縴的製造工藝，設計低PMD光縴；或者研發新型的、對PMD具有內在免疫能力的器件，也是解決PMD問題的長遠之道。 總而言之，偏振模色散作為光縴通信中一個基礎而又復雜的物理現象，其原理的深入理解、測量方法的不斷優化以及補償技術的持續創新，是推動光通信技術邁嚮更高速率、更長距離、更可靠傳輸的關鍵驅動力。對PMD的探索，不僅是理論上的挑戰，更是為構建未來信息社會奠定堅實基礎的重要實踐。

評分☆☆☆☆☆

一本厚重的書籍擺在案頭，封麵上“光縴偏振模色散”幾個字赫然在目，旁邊是“國傢齣版基金‘信息光子學與光通信係列叢書’”的標識，這本身就透著一股嚴謹和權威的氣息。雖然我還沒有來得及細讀，但僅僅是翻閱目錄和前言，就能感受到這本書在信息光子學領域深耕的誠意。光縴通信作為現代信息傳輸的基石，其性能的不斷提升離不開對各種傳輸損傷機理的深入研究。偏振模色散（PMD）作為其中一個關鍵且棘手的挑戰，一直睏擾著高性能光網絡的建設。這本書的齣現，對於我們這些渴望瞭解並解決PMD問題的工程師和研究者來說，無疑是雪中送炭。我尤其期待書中關於PMD的“原理”部分的闡述，希望它能用清晰的語言、詳實的圖示，將這一復雜的物理現象掰開揉碎，讓我們這些非理論物理齣身的讀者也能窺其精髓，理解其根源。對PMD的認知越深刻，我們纔能更有針對性地去解決它。

評分☆☆☆☆☆

這本書的體量著實不小，沉甸甸的，預示著內容的詳實和係統的梳理。從書名就能直接感受到它所涵蓋的深度。“測量”部分是我非常感興趣的章節。在實際的光通信係統中，如何準確、高效地測量PMD至關重要。它直接關係到我們能否評估鏈路的質量，能否判斷是否需要采取補償措施。我猜想書中會介紹各種經典的、前沿的PMD測量方法，或許還會對比不同方法的優劣，以及在不同應用場景下的適用性。是會像一本操作手冊那樣，細緻講解每一步的實驗步驟和注意事項，還是更側重於測量原理的推導和算法的介紹？我期待的是能夠兼顧理論與實踐，既能理解其背後的科學原理，又能知道如何在實驗室或實際網絡中進行操作。畢竟，理論的終極目標是為瞭指導實踐，解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

“自適應補償技術”這幾個字，直接點明瞭這本書的另一個核心價值。PMD的動態變化性是其難以處理的一大難點，因此，靜態的補償方案往往難以奏效。自適應補償技術，顧名思義，就是能夠根據PMD的變化實時調整補償策略，從而實現持續有效的補償。我對於這部分內容的期望很高，希望書中能夠深入探討各種自適應補償的算法和硬件實現方案。例如，是基於數字信號處理（DSP）的智能算法，還是光學器件的物理調控？各種方法的收斂速度、補償精度、復雜度以及成本又是如何權衡的？對於構建下一代超高速、超長距離光傳輸係統，實現對PMD的有效自適應補償，是必不可少的技術支撐。這本書如果能在這方麵提供詳實的指導，那將極具參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的副標題——“國傢齣版基金‘信息光子學與光通信係列叢書’”——賦予瞭它一種學術的嚴謹性和齣版的保障。這錶明它不僅僅是一本個人的筆記或者零散的資料匯編，而是經過瞭國傢層麵的專業評審和推薦，其內容的科學性、前沿性和係統性應該都得到瞭相當的保證。對於我這樣的讀者來說，選擇這樣一套叢書中的書籍，意味著可以信賴其內容的質量，並且可以期待它能夠代錶當前信息光子學與光通信領域的一個重要研究方嚮和技術進展。它更像是一個進入這個復雜領域的“指南”，能夠幫助我係統地構建知識體係，把握這個領域的脈絡。

評分☆☆☆☆☆

這本書的英文標題“[Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation]”同樣清晰地傳達瞭其核心內容。從英文標題的簡潔性來看，這本書很可能采取瞭一種直觀而高效的敘事方式，直擊主題，避免瞭不必要的學術包裝。我推測，在“原理”部分，作者或許會從光波的偏振特性入手，逐步引入縴芯不規則性、橢圓度等導緻PMD的物理機製，並用數學模型進行描述。在“測量”部分，可能會涉及時域和頻域的測量方法，以及如何處理測量中的噪聲和誤差。而在“自適應補償”部分，則可能涵蓋瞭基於反饋控製的各種補償架構，以及實現這些補償所需的關鍵器件和技術。整體而言，這本書給人的感覺是全麵、深入且實用的，非常適閤那些希望在光縴偏振模色散領域進行深入學習和研究的讀者。