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李唐军 著

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出版社： 北京交通大学出版社

ISBN：9787512121843

商品编码：29692198126

包装：平装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名:光纤通信原理

：29.00元

售价：19.7元,便宜9.3元,折扣67

作者:李唐军

出版社：北京交通大学出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787512121843

字数：319000

页码：216

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

李唐军主编的《光纤通信原理》在光纤通信系统方面，涉及当前光纤通信的研究热点，内容包括高频谱利用率、高可靠性的高阶编码和纠错格式，相干光通信技术、光时钟提取和光复用等；在光网络方面，从SDH到OTN网络，涵盖了光纤通信原理的各个方面；结合通信工程特色专业实验教学平台的建设要求，增设了大量侧重于目前光纤通信领域研究热点的实验案例。强调理论联系实际，力争使其成为学生顺利掌握光纤通信原理与实验的教材。
　　本书可作为电子信息工程、光电子技术、自动控制、计量检测和计算机应用等专业光纤通信原理与实验课程的教学用书，也可供从事光纤通信工作的工程技术人员用作参考书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《光纤通信原理》 本书内容简介 《光纤通信原理》是一本深入探讨光纤通信系统基本原理、关键技术及未来发展方向的专业著作。本书旨在为读者构建一个全面而扎实的理论基础，使其能够理解光信号在光纤中传输的物理机制，掌握构成现代光通信网络的核心组件，并能分析和设计高效的光通信系统。 第一章 绪论 本章首先回顾了通信技术的发展历程，重点阐述了光纤通信作为新一代通信技术的崛起及其在信息时代的重要地位。我们将介绍光纤通信系统的基本构成，包括光源、调制器、光纤、光探测器、放大器和解调器等关键环节。接着，本章将深入探讨光纤通信的优势，如巨大的传输带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强、安全性高等，这些优势是其能够取代传统铜缆通信并成为信息高速公路骨干的原因。此外，本章还将简要介绍光纤通信的分类，如按传输介质（单模光纤、多模光纤）、按传输模式（强度调制/直接检测、相干通信）等，为后续章节的学习奠定基础。最后，本章将展望光纤通信在未来信息社会中的发展趋势，如更高的数据速率、更长的传输距离、更智能的网络管理以及在5G/6G、物联网、数据中心等领域的应用前景。 第二章 光纤的传输特性 本章是本书的核心内容之一，聚焦于光纤作为信息传输通道的物理特性。我们将从电磁波在介质中传播的波动理论出发，推导出光纤的导波原理。详细介绍光纤的结构，包括纤芯、包层和涂覆层，以及它们在光信号约束和传输中的作用。接着，我们将深入分析光纤的主要传输损耗机制，包括吸收损耗、散射损耗（瑞利散射）和弯曲损耗，并定量描述这些损耗与光波长、光纤材料及制造工艺的关系。 本章的另一关键内容是色散。我们将详细阐述不同类型的色散，如模间色散（仅存在于多模光纤中）、材料色散（光在不同波长下折射率不同）和波导色散（光在光纤中不同模式下传播常数不同）。我们将推导色散的数学模型，并分析色散对传输信号的影响，例如信号展宽和码间串扰，这是限制光纤通信系统传输速率和距离的重要因素。为了克服色散的影响，本章还将介绍几种主要的色散补偿技术，如色散补偿光纤（DCF）、光栅补偿器和电子色散补偿（EDC）等。 最后，本章将讨论光纤的非线性效应，如克尔效应（自相位调制、交叉相位调制）和受激拉曼散射、受激布里渊散射等。我们将解释这些非线性效应如何影响光信号的传输质量，特别是在高功率和高数据速率下，并介绍相应的抑制或利用方法。 第三章 光源 光纤通信的“心脏”在于其光源，本章将详细介绍几种主流的光源技术。首先，我们将深入探讨激光器的基本工作原理，包括受激辐射、粒子数反转、谐振腔的概念。重点介绍半导体激光器，如注入式激光器（IL）、分布反馈式激光器（DFB）和分布布喇格反射器式激光器（DBR），分析它们的结构、工作特点、光谱特性和调制性能。我们将讨论激光器的阈值电流、输出功率、边模抑制比（SMSR）、线宽以及稳定性等关键参数。 接着，本章将介绍发光二极管（LED）作为一种较低成本的光源。我们将分析LED的发光机理、结构特点、光谱宽度和耦合效率，并将其与激光器进行对比，说明其适用场景。 此外，本章还将介绍一些特殊的光源，如超辐射发光二极管（SLED）和光子晶体光纤激光器等，并探讨它们在特定应用中的优势。最后，我们将讨论光源的调制特性，包括直接调制和外部调制，以及它们对光通信系统的影响。 第四章 调制器 调制是将电信号转换为光信号的关键过程，本章将深入研究各种光调制器的工作原理和性能。我们将从电光效应入手，介绍几种主流的电光调制器，如马赫-曾德尔调制器（MZM）和郎缪尔-普拉切（LDA）调制器。详细分析其结构、工作原理、驱动电压、插入损耗、消光比和带宽等关键参数。 除了电光调制，本章还将介绍声光调制器和热光调制器。我们将分析它们的物理基础，并比较它们与电光调制器的优缺点。 对于高速光通信系统，外部调制器是必不可少的。本章将重点阐述外部调制器的优势，以及如何与激光器结合实现高速、高质量的信号传输。我们将讨论直接调制和外部调制的性能差异，以及在不同速率和距离下的选择考量。 最后，本章将介绍一些先进的调制技术，如相位调制、幅度调制、正交幅度调制（QAM）等，这些技术在提高频谱效率和传输速率方面发挥着至关重要的作用。 第五章 光探测器 光探测器负责将接收到的光信号转换回电信号，本章将详细介绍几种常用的光探测器。我们将从半导体的光电效应出发，介绍PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理。详细分析它们的结构、响应速度、量子效率、暗电流、噪声特性和响应度等关键参数。 我们将深入比较PIN光电二极管和APD的性能差异，以及它们在不同应用场景下的选择依据。APD因其内部增益，能够提高接收灵敏度，但在噪声和工作电压方面有一定要求。 本章还将介绍其他类型的光探测器，如光电倍增管（PMT）和热探测器（如热电堆），虽然它们在光纤通信中的应用较少，但可以作为对比和背景知识。 最后，本章将重点分析光探测器引入的噪声，包括散粒噪声、热噪声和闪烁噪声，这些噪声是影响光接收灵敏度和信噪比（SNR）的关键因素。我们将讨论如何通过优化探测器设计和降低工作温度等方法来抑制噪声。 第六章 光放大器 在长距离光纤通信系统中，信号会因损耗而衰减，光放大器是恢复信号功率的重要设备。本章将深入介绍几种主流的光放大器技术。 首先，我们将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA）。我们将详细解释EDFA的工作原理，包括能量跃迁、受激发射和受激吸收，以及掺铒光纤在高能级上被泵浦光激发的过程。我们将分析EDFA的增益特性、增益平坦度、噪声系数（NF）和饱和输出功率等关键参数。 接着，我们将介绍半导体光放大器（SOA）。我们将分析SOA的工作原理，包括载流子注入和受激发射，以及其结构特点和性能指标。我们将对比EDFA和SOA的优缺点，并讨论它们各自的适用范围。 此外，本章还将介绍其他类型的光放大器，如拉曼放大器（RA）和布里渊放大器（BA）。我们将分析它们基于受激散射效应的工作原理，并讨论它们在特定应用中的优势，例如在超长距离传输和高功率放大方面的应用。 最后，本章将讨论光放大器在光通信系统中的关键作用，包括补偿链路损耗、提高系统跨距和增加复用路数等。 第七章 光网络与系统设计 本章将视角从单个组件转移到整个光通信系统。我们将介绍光网络的拓扑结构，如点对点、总线型、星型和环型网络，并分析它们的优缺点。重点介绍光纤接入网（FTTN）、光纤到户（FTTH）等现代接入技术，以及城域网（MAN）和骨干网（WAN）的架构。 本章将详细介绍时分复用（TDM）、波分复用（WDM）和码分复用（CDM）等多种复用技术，这些技术是实现光纤容量最大化的关键。特别是WDM技术，包括粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM），我们将深入分析其工作原理、关键器件（如多通道复用/解复用器）以及在提高传输带宽方面的巨大潜力。 我们将深入探讨影响光通信系统性能的几个重要指标，如传输速率、传输距离、误码率（BER）、信噪比（SNR）、跨距和频谱效率。我们将通过理论分析和实例说明，如何进行系统设计以满足特定的性能要求。 此外，本章还将介绍光网络的管理和控制，包括光开关、光交叉连接（OXC）和软件定义网络（SDN）在光网络中的应用。最后，我们将简要探讨未来光网络的发展趋势，如全光网络、量子通信和超高速光网络等。 第八章 新兴技术与未来展望 本章将目光投向光纤通信技术的未来。我们将介绍一些正在快速发展或具有巨大潜力的新兴技术。 首先，我们将探讨下一代光通信技术，如超高数据速率传输（Terabit/s级别）、相干光通信在更高阶调制格式（如256-QAM）下的应用，以及其在长距离传输中的优势。 接着，我们将介绍光子集成技术，包括平面光波导（PLCs）、硅光子学等，它们能够将多种光器件集成在同一芯片上，实现小型化、低功耗和低成本，从而推动光通信器件的革命。 本章还将讨论光计算和光存储等与光通信交叉的领域，以及它们对未来信息技术的影响。 最后，我们将展望光纤通信在更广泛领域的应用，如人工智能（AI）的数据中心互连、自动驾驶车辆的通信、太空探索中的光通信以及更强大的全球网络互联。我们将讨论面临的挑战，如功耗、成本和标准化，以及应对这些挑战的策略。 总结 《光纤通信原理》通过由浅入深、由基础到前沿的章节安排，为读者提供了一个系统、完整的光纤通信知识体系。本书内容翔实，理论分析严谨，结合了最新的技术进展和发展趋势，是光纤通信领域的研究者、工程师、学生以及对该技术感兴趣的读者不可多得的参考书籍。掌握本书内容，将有助于读者深刻理解现代通信网络的基石，并为未来信息技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是太棒了！封面那种深邃的蓝色调，配上细微的光束线条，一下子就抓住了我的眼球。翻开扉页，那种纸张的质感也处理得恰到好处，不是那种廉价的滑腻感，而是带着一丝微微的粗糙和厚重，让人感觉捧着的不是一本普通的教材，而是一件值得珍藏的知识载体。内页的排版也做得相当考究，字体清晰易读，关键是那些复杂的公式和图示，居然能排布得井井有条，没有丝毫的拥挤感。特别是涉及到不同波长和模式的插图，色彩的区分非常明确，即便是初次接触这些概念的人，也能迅速抓住重点。装订上也看得出是用心了，即使我经常带着它在咖啡馆和图书馆之间穿梭，它依然保持着平整的样子，没有出现任何松散的迹象。这种对细节的极致追求，让我对后续的阅读体验充满了期待，它体现了出版方对知识本身的尊重，让人在阅读之前就已经感受到一种专业和严谨的氛围。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的内容组织逻辑简直是教科书级别的范本，太顺畅了。作者似乎完全站在一个“彻底的门外汉”的角度来构建知识体系的。一开始并没有直接抛出那些令人望而生畏的数学推导，而是用非常生动、甚至有点形象化的比喻，来解释光在光纤中传输的基本原理，比如“光线如何像被困在镜子迷宫中的舞者一样前行”。这种循序渐进的方式，极大地降低了学习的初始门槛。随后，对于损耗、色散这些核心难点，作者的处理方式也是层层递进，先给出一个宏观的概念框架，紧接着才是详细的数学模型和实验数据支撑。我发现，很多其他书籍在讲到非线性效应时总是戛然而止，但这一本却花了大量的篇幅，深入浅出地分析了拉曼散射和布里渊散射在实际系统中的影响和抑制方法，这种深度和广度的平衡拿捏得极其到位，让人读完后有一种豁然开朗的感觉，而不是读完一堆术语后的迷茫。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论与实践的结合上做得尤为出色，真正体现了“学以致用”的精髓。我特别欣赏它在每一个关键理论章节后面，都附带了“工程应用实例分析”小节。比如，在介绍新型光纤结构（如空芯光纤）的章节后，紧接着就分析了它在超低延迟数据中心互联中的潜在优势和当前面临的实际挑战，而不是仅仅停留在理论参数的罗列。更重要的是，书中对于各种测量设备和测试流程的描述，详尽得令人咋舌。它不仅仅告诉你“要测量带宽”，而是详细描述了用哪种光源、什么样的调制格式、如何设置误码率测试仪的参数，甚至连环境温度对测量结果的影响都有所提及。这对于正在进行毕业设计或者在实际通信公司工作的工程师来说，无疑是一份极具操作价值的参考手册，而不是空谈理论的“花架子”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的术语表和索引部分，简直是为我们这些经常需要跨学科查阅资料的读者量身定做的“导航仪”。我用过很多技术书籍，要么索引做得极其敷衍，想找个特定公式或概念，得在几百页中大海捞针；要么术语表干脆就没有。但这一本，不仅术语表收录全面，对一些容易混淆的术语（例如“模式场直径”和“有效模场面积”）还做了非常精妙的区分说明。更让我称赞的是，索引的交叉引用功能做得非常好。比如，当我查找“非线性克尔效应”时，索引不仅指向了主论述的章节，还贴心地标注了“见第5章：色散补偿中的实际应用”，这极大地节省了反复翻阅查找的时间。它像一位耐心的研究助理，总能在我需要信息时，准确地把我引向最相关的知识节点，这极大地提升了阅读和复习的效率。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书的深度远远超出了我最初的预期，尤其是在前沿课题的探讨上，显示出了作者紧跟时代脉搏的敏锐性。我本以为这可能是一本侧重于传统“第一代/第二代”系统的回顾性著作，但令人惊喜的是，它花了相当大的篇幅来探讨光电子集成技术（PICs）的最新进展，特别是硅光子学在高速调制器和探测器方面取得的突破。对于相干通信系统，书中对高阶调制格式（如64QAM）的复杂均衡算法进行了细致的推导和性能对比，这部分内容在很多本科教材中是完全缺失的，或者一笔带过。阅读这部分内容时，我不得不放慢速度，反复对照着公式进行思考，它成功地将我从一个仅仅了解原理的学习者，推向了一个开始思考“如何优化现有系统”的工程师视角。这才是真正有价值的学习体验。