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张宝富，刘忠英，万谦等 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115102096

商品编码：29692469521

包装：平装

出版时间：2002-07-01

基本信息

书名:现代光纤通信与网络教程

定价：36.00元

售价：24.5元,便宜11.5元,折扣68

作者:张宝富,刘忠英,万谦等

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2002-07-01

ISBN：9787115102096

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书全面而系统地论述了现代光纤通信与网络的主流应用技术及发展方向。全书共分四个部分。部分：基础篇，简要介绍了现代光纤通信与网络的特点、光波在光纤中的复用与放大原理、半导体光器件的工作原理，重点介绍了各种新型的常用光器件和各类单模光纤。第二部分：系统篇，介绍了光纤通信系统的基本组成以及各类典型系统，重点介绍了传输系统的设计，包括光发送机、光接收机、光放大器、中继距离的设计以及光纤的选型等和系统性能评估方法，对两种主要系统即强度调制直接检测（IM-DD）与波分复用系统（WDM）的性能进行了评估。第三部分：网络篇，从总体上介绍了各类光纤网络，详细分析了SDH光同步传送网及其同步复用的原理、网络同步、自愈环网的构成及保护恢复、节点设备等，并重点介绍了波长选路光网络WRN的光通道与波长路由、波长选路与光交换、网管等。第四部分：应用篇，介绍了多业务光纤接入网、高速光纤以太网等。
本书取材广泛，内容新颖实用，力求让读者从整体上把握现代光纤通信与网络的基本原理、相关技术以及应用全貌；行文通俗易懂、深入浅出，并配有丰富的图表，各部分独立成篇。本书适合不同层面的读者选用，可以作为高等院校各类通信、广播电视、计算机网络、光信息技术、光电子技术、信息管理等专业的教材及各类光纤通信技术培训班用书 ，也适合广大科研和工程技术人员阅读和参考。

目录

部分 基础篇
章 绪论
1 光纤通信的发展
2 光纤通信系统
3 光纤通信系统
4 现代光纤通信的特点
第2章 通信光纤
1 通信光纤概述
2 光纤的损耗特性
3 光纤的色散特性
4 光纤中信号的线性传输
5 新型的单模光纤
6 光纤的非线性效应
7 光纤中信号的非线性传输
第3章 光纤通信器件
1 光器件概述
2 半导体发光器件
3 半导体检测器
4 光纤耦合器与隔离器
5 光开关
6 光纤光栅
7 光波长复用器与滤波器
8 光波长变换器
第4章 光波复用与放大
第二部分 系统篇
第5章 光纤传输系统
第6章 传输系统设计
第7章 传输系统性能评估
第三部分 网络篇
第8章 光网络
第9章 SDH光同步数字传送网
0章 WDM光传送网络（OTN）
第四部分 应用篇
1章 多业务光纤接入网
2章 高速光纤计算机网
附录1 有助于误差概率计算的数学知识
附录2 英文缩写词
主要参考文献

作者介绍

文摘

序言

《光纤传感技术与应用》 内容概述 本书深入探讨了光纤传感技术的理论基础、关键技术、典型应用以及发展前沿。光纤传感技术作为一种新兴的传感方式，凭借其高精度、高灵敏度、抗电磁干扰、易于组网等独特优势，在工业监测、环境监测、医疗健康、航空航天、土木工程等众多领域展现出巨大的应用潜力。本书旨在为读者提供一个全面、系统的知识体系，帮助读者理解光纤传感器的基本原理，掌握不同类型光纤传感器的设计与实现方法，并了解其在实际工程中的部署与应用。 第一章 绪论 本章将从宏观层面介绍光纤传感技术的起源、发展历程以及其在现代科技中的地位。我们将首先回顾传感器技术的发展，强调传统传感器面临的挑战，并引出光纤传感技术作为一种颠覆性解决方案的出现。随后，我们将概述光纤传感技术的核心优势，例如其在恶劣环境下的适应性、高带宽传输能力、以及作为传输介质和传感元件的双重角色。本章还将简要介绍光纤传感器的基本分类，为后续章节的内容铺垫。最后，我们将探讨光纤传感技术的应用前景，展望其在未来科技与社会发展中的重要作用，并明确本书的学习目标和适用读者群体。 第二章 光纤传感器的基本原理 本章是理解光纤传感器工作的基石。我们将详细解析光在光纤中传输的基本原理，包括全内反射、模式导行等概念。在此基础上，我们将深入剖析各类引起光纤参数（如光强、相位、偏振、波长）变化的外界因素，以及这些变化如何被设计成传感信号。 光纤传输特性: 详细阐述单模光纤和多模光纤的结构、传输模式、损耗机制（如瑞利散射、吸收损耗、弯曲损耗）以及色散效应（如材料色散、波导色散）。 传感机制: 强度调制: 阐述外界环境变化（如温度、压力、弯曲）如何改变光纤的透射率或反射率，导致输出光强发生变化。 相位调制: 解释温度、压力、应变等因素如何引起光纤中光信号相位的延迟，以及如何通过干涉技术测量这些相位变化。 偏振调制: 介绍光纤的双折射效应，以及外界环境如何改变光纤的偏振状态，从而用于传感。 波长调制: 阐述光纤布拉格光栅（FBG）等结构如何将外界参数的变化转化为反射或透射波长的偏移，以及如何通过光谱分析进行测量。 光纤传感器的关键参数: 定义并解释传感器的灵敏度、分辨率、线性度、迟滞、重复性、响应时间等核心性能指标，并分析影响这些参数的因素。 第三章 分布式光纤传感技术 分布式光纤传感技术能够实时获取沿光纤整个长度上的信息，无需在监测区域内布置大量的点式传感器。本章将聚焦于这一类先进的光纤传感技术。 基于瑞利散射的分布式传感: 光时域反射计 (OTDR): 详细介绍OTDR的工作原理，包括其如何通过发射光脉冲并分析反射回来的瑞利散射信号来测量光纤的损耗、长度、连接器损耗以及故障点定位。 分布式温度传感 (DTS): 阐述基于瑞利散射的DTS原理，重点介绍基于后向散射光强度（Raman散射）和后向散射光波长（Brillouin散射）的温度测量方法，并分析其在输电线、石油化工管道等领域的应用。 分布式应变传感 (DSS): 介绍基于Brillouin散射的DSS原理，分析其在桥梁、隧道、大坝等结构健康监测中的应用。 基于布拉格光栅的分布式传感: 光纤光栅阵列: 介绍如何制造和编码大量FBG到一根光纤上，实现对不同位置的应变和温度进行区分测量。 相干布拉格光栅传感: 探讨如何利用FBG阵列的相干性来提高传感器的分辨率和监测距离。 其他分布式传感技术: 简要介绍如基于拉曼散射的分布式应力传感、基于声光效应的分布式传感等。 第四章 点式光纤传感器技术 点式光纤传感器在特定位置进行高精度测量，是光纤传感领域的重要组成部分。本章将重点介绍各类点式光纤传感器的类型、工作原理和应用。 光纤光栅传感器 (Fiber Bragg Grating Sensors, FBG): FBG的制备与原理: 详细讲解FBG的制造工艺（如全息光刻法、掩模法），以及FBG如何将外界参数（温度、应变）的变化转化为反射波长（λ_B）的偏移。 FBG传感系统: 介绍FBG传感系统的组成，包括光源、解调器（如光谱分析仪、干涉仪）、以及数据处理单元。 多参数解耦: 讨论在温度和应变等多种因素同时作用下，如何通过设计多FBG阵列或采用特定方法实现参数的有效解耦。 干涉型光纤传感器: 马赫-曾德尔干涉仪 (MZI): 阐述MZI的工作原理，分析其如何利用两束光在光纤中的光程差来测量外界参数，并介绍其在湿度、折射率、振动等传感应用。 法布里-珀罗干涉仪 (FPI): 讲解FPI的结构和干涉原理，重点介绍其在压力、温度、加速度等高精度测量中的应用。 Sagnac干涉仪: 介绍Sagnac干涉仪在陀螺仪、加速度计等领域的应用，重点分析其对旋转的敏感性。 强度调制型光纤传感器: 光纤光栅倾斜传感器 (TFBG): 介绍TFBG的原理，分析其除了具有FBG的传感特性外，还能通过倾斜反射光谱的变化来感知压力、弯曲等。 衰减型传感器: 简要介绍基于光纤损耗增加原理的传感器，如用于液体浸没探测的传感器。 表面等离子体共振 (SPR) 光纤传感器: 介绍SPR现象在光纤中的实现，以及其在生化传感、化学传感领域的应用。 第五章 光纤传感器的解调技术 精确、高效的解调技术是实现光纤传感应用的关键。本章将详细介绍各类光纤传感器的解调方法。 光谱解调技术: 基于滤光片的光谱解调: 介绍使用可调谐滤光片或固定滤光片阵列来检测FBG反射波长的偏移。 基于光谱仪的光谱解调: 详细阐述高分辨率光谱分析仪在FBG传感系统中的应用，以及其高精度测量能力。 白光干涉解调: 介绍利用白光干涉原理来解调干涉型光纤传感器的信号。 电子学解调技术: 基于相干探测的技术: 讨论如何通过复杂的电子电路来实现对干涉信号的精确探测和处理。 基于模式干涉/耦合的技术: 介绍利用多模光纤的模式干涉或模式耦合来设计传感器，并通过特定的解调技术进行测量。 基于机器学习/深度学习的解调: 探讨如何利用人工智能技术处理复杂的光纤传感信号，提高传感器的鲁棒性和准确性。 分布式解调技术: 介绍针对分布式光纤传感器的特殊解调方法，如基于时域分析、频域分析或相关性分析的方法。 第六章 光纤传感器的应用领域 本章将展示光纤传感技术在各个重要领域的实际应用案例， illustrating its versatility and impact. 工业监测与控制: 输电线温度监测: 介绍DTS在监测输电线过热情况，预防电网故障中的应用。 管道健康监测: 阐述光纤传感器在石油、天然气、水利等管道的温度、压力、应变、泄漏监测中的应用。 设备状态监测: 应用于旋转机械、大型结构设备的振动、温度、应变监测，预测设备故障。 过程控制: 在化工、冶金等行业用于实时监测反应过程中的温度、压力等参数。 结构健康监测 (Structural Health Monitoring, SHM): 桥梁、隧道、大坝监测: 介绍FBG和分布式光纤传感器在监测这些大型基础设施的应变、位移、温度、裂缝等方面的应用，评估结构安全。 建筑物监测: 应用于高层建筑、地下工程的沉降、倾斜、应力监测。 航空航天器结构监测: 在飞机、航天器结构中嵌入光纤传感器，实时监测载荷、应变，提高安全性。 环境监测: 地下水监测: 监测地下水位、水质参数（如pH、温度）。 土壤监测: 监测土壤的温度、湿度、应力。 大气环境监测: 监测气象参数、空气质量。 医疗健康: 微创手术器械: 制作微型化光纤传感器，用于监测手术器械的位置、受力。 生物传感器: 利用表面修饰的光纤传感器，实现对血糖、DNA、蛋白质等生物分子的检测。 体内温度监测: 实时监测人体内部温度，用于诊断和治疗。 其他应用: 简要介绍在国防军事、通信网络、能源勘探等领域的潜在应用。 第七章 光纤传感器的新发展与挑战 本章将展望光纤传感技术的未来发展趋势，并探讨当前面临的技术挑战。 未来发展趋势: 集成化与智能化: 发展高度集成化的光纤传感系统，结合人工智能技术，实现自学习、自适应、自诊断的智能传感网络。 多功能化与复合化: 研发能够同时测量多种参数的光纤传感器，以及将光纤传感与其他传感技术（如MEMS）相结合的复合传感器。 微型化与柔性化: 推动光纤传感器的微型化和柔性化，拓展在微小空间和可穿戴设备中的应用。 新型材料与制备技术: 探索新型光纤材料（如空芯光纤、纳米材料）和先进的制备工艺，以提升传感器性能。 无线化与低功耗: 发展低功耗、无线传输的光纤传感节点，降低系统部署和维护成本。 面临的挑战: 成本问题: 某些高性能光纤传感器的成本仍然较高，限制了其大规模应用。 标准化问题: 缺乏统一的接口和标准，影响了不同厂商产品之间的兼容性。 长期稳定性与可靠性: 在极端环境下，光纤传感器的长期稳定性和可靠性仍需进一步提高。 数据处理与信息融合: 海量传感数据的有效处理、存储和信息融合是关键的技术瓶颈。 环境适应性: 在极端温度、高压、腐蚀性环境下的传感器性能和寿命仍需改进。 附录 常用光纤传感术语解释 相关行业标准与规范 参考文献 本书通过理论与实践相结合的方式，力求为读者提供一个深入、全面的光纤传感技术学习平台。希望本书能够激发读者对光纤传感技术的兴趣，并为他们在该领域的学习、研究和工程实践提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

从排版和术语一致性的角度来看，这本书达到了教科书级别的严谨标准。我可以肯定地说，作者和编辑团队在细节上花费了巨大的心血。每一个专业名词，无论是缩写还是全称，都得到了清晰且一致的界定，这极大地降低了初学者在跨章节阅读时因术语混淆而产生的挫败感。特别是在涉及复杂系统架构的图示部分，作者巧妙地运用了颜色编码和层次结构来区分不同的功能模块，使得原本密密麻麻的系统框图变得一目了然。这种对清晰度的极致追求，充分体现了作者对知识传递的责任感，让学习过程流畅而高效，真正做到了“术语清晰，结构分明”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是视觉的享受，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，立刻让人感受到一股专业而沉稳的气息。我特意翻阅了关于电磁波在介质中传输的章节，作者的讲解方式非常深入，他没有仅仅停留在公式的堆砌上，而是通过大量的类比和图示，将原本抽象的物理概念变得生动起来。比如，他对“损耗”和“色散”的阐述，简直像是一位经验丰富的老教授在给你私下授课，你会感觉到自己不是在阅读一本教科书，而是在进行一次头脑风暴。特别是其中关于信号失真如何影响数据完整性的分析，逻辑严密，层层递进，让人忍不住想要继续深究下去。装帧质量也相当不错，纸张厚实，印刷清晰，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳，这对于需要经常查阅资料的工程师来说，无疑是一个巨大的加分项。

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我对这本书的实战应用部分给予高度评价，这才是区分一本优秀技术书籍和普通教材的关键所在。书中穿插的案例分析，几乎都取材于当前行业内最前沿的工程项目，例如跨洋光缆的敷设挑战，以及城域网的优化策略。我记得有一章详细剖析了OTN（光传送网）的网络架构设计，从物理层到业务层，作者都给出了非常可操作的步骤和注意事项。这不同于那种只谈理论却回避实际困难的著作，它直面了你在实际工作中可能会遇到的光功率预算不足、光纤接入点选择偏差等“拦路虎”，并给出了切实可行的解决方案。读完这一部分，我感觉自己仿佛完成了一次完整的网络规划与部署的模拟训练，那种自信心是空泛的理论知识无法给予的。

评分☆☆☆☆☆

这本书在历史脉络的梳理上做得极其细腻，这一点非常打动我这个对技术演变史感兴趣的读者。它不仅仅罗列了发明的时间点，而是深入探讨了技术选择背后的驱动力——是成本的考量，是带宽需求的爆炸性增长，还是对可靠性的极致追求？作者对光通信从早期的多模光纤到如今的单模、再到特种光纤的演进历程进行了翔实的梳理。更难能可贵的是，它还追溯了相关标准组织（如ITU-T）制定的过程和内部的博弈，这使得整个技术发展史不再是冰冷的科技事件堆砌，而是一部充满人类智慧与妥协的活生生的编年史。阅读这些历史背景，有助于我们更深刻地理解当下技术标准的合理性与局限性。

评分☆☆☆☆☆

不得不提的是，这本书在对未来技术趋势的展望方面，展现出了超越一般教材的深度和前瞻性。它并没有止步于当前成熟的技术，而是大胆地对下一代超大容量传输系统进行了探讨，比如空分复用（SDM）和相干光通信技术的最新进展。作者用一种非常辩证的口吻分析了这些新兴技术所面临的物理瓶颈和商业化障碍，没有盲目乐观，而是提供了基于当前物理极限的审慎评估。对于我这样既需要掌握现有知识体系，又渴望了解行业风向的研发人员来说，这种“立足当下，仰望未来”的叙事方式极具启发性，它能帮助我们校准自己的学习方向和研究重点。