基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘智赵义武刘丹方韩韩倪小龙等... 编

图书标签:

• 大气激光通信
• 偏振移位键控
• 光通信
• 偏振复用
• 大气传输
• 调制解调
• 自适应光学
• 信道编码
• 激光通信系统
• 通信工程

店铺： 新瑞图书专营店

出版社： 科学

ISBN：9787030569509

商品编码：29728442248

出版时间：2018-03-01

基本信息

• 商品名称：基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术
• 作者：刘智//赵义武//刘丹//方韩韩//倪小龙等
• 定价：78
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030569509

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-03-01
• 印刷时间：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：
• 页数：0

光学通信的革命：解锁高速、安全与广阔未来 人类文明的进步，离不开信息传递的飞跃。从烽火狼烟到电报、电话，再到今天的互联网，每一次信息技术的革新，都极大地拓展了人类的认知边界和活动范围。而光学通信，作为信息传递的最新浪潮，正以其前所未有的带宽、速度和安全性，深刻地改变着我们的世界。特别是近年来，随着数据需求的爆炸式增长，以及对无线通信容量的迫切需求，光学通信领域的研究与应用呈现出蓬勃发展的态势。 本书将带您深入探索光学通信的奥秘，聚焦于那些驱动这一革命性技术向前发展的关键技术。我们将从最基础的光学原理讲起，循序渐进地揭示信息如何在光信号中编码、传输和解码，以及在这个过程中所面临的挑战和应对之道。 光纤通信：信息高速公路的基石 在现代社会，光纤通信无疑是信息高速公路的基石。它利用高纯度玻璃纤维作为传输介质，将电信号转换成光信号进行传输，实现了远距离、大容量、低损耗的信息传递。本书将详细阐述光纤通信的几个核心技术领域： 光源技术： 光源是光信号的“心脏”。我们将深入探讨各种类型的激光器（如半导体激光器、光纤激光器）和LED，分析它们的功率、波长稳定性、调制速度等关键参数，以及它们在不同应用场景下的选择与优化。特别是对于高速通信，高功率、窄线宽、高调制速率的激光器至关重要。 光调制技术： 如何将海量数据高效地编码到光信号中，是光纤通信的核心难题之一。我们将详细介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等基本调制方式，以及更先进的相干调制技术，如QPSK（四相相移键控）、16QAM（16电平正交幅度调制）、64QAM等。这些高阶调制技术能够显著提升频谱利用率，大幅增加每秒传输的数据量。本书还将探讨电信号对光信号的驱动机制，如电吸收调制器（EAM）和铌酸锂（LiNbO3）调制器的原理和性能。 光纤传输： 光信号在光纤中的传播并非一帆风顺，会受到色散、损耗、非线性效应等多种因素的影响。我们将深入剖析这些效应的物理机理，并介绍相应的补偿技术，如色散补偿光纤（DCF）、啁啾反射光栅（FBG）以及数字信号处理（DSP）在色散补偿中的应用。同时，我们也会讨论单模光纤和多模光纤的特性差异，以及在不同应用中的最佳选择。 光检测与解调技术： 接收端的光探测器需要精确地将光信号转换回电信号，并从复杂的信号中准确地提取出原始信息。本书将详细介绍PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等主流光电探测器的原理、响应速度和灵敏度。对于相干光通信，我们将重点探讨相干接收机的结构和工作原理，包括本地振荡激光器的作用以及数字信号处理（DSP）在信号恢复中的关键作用，如定时恢复、载波相位恢复、均衡等。 光放大器技术： 长距离传输会造成光信号的衰减，因此需要光放大器来补偿损耗。我们将详细介绍掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、增益特性、噪声系数以及在不同网络拓扑中的应用。此外，我们还会探讨其他类型的光放大器，如拉曼放大器和半导体光放大器（SOA）。 自由空间光通信（FSO）：无处不在的连接可能 除了光纤通信，自由空间光通信（FSO）也日益成为一种重要的补充甚至替代方案。它利用激光束在空气中直接传输数据，无需铺设光纤，具有部署灵活、成本低廉、易于扩展等优点。在以下场景中，FSO技术展现出巨大的潜力： 城市无线接入： 在高密度城市区域，光纤铺设困难且成本高昂，FSO可以提供高速的“最后一公里”连接，连接建筑物、基站或用户终端。 临时性通信： 在自然灾害、军事演习等需要快速建立通信网络的场合，FSO可以迅速部署，提供临时的语音、数据和视频通信。 点对点通信： 在两个固定地点之间需要大带宽、低延迟的连接时，FSO可以提供高效可靠的解决方案，例如连接建筑物的楼层或办公园区内的不同楼栋。 卫星通信： 在太空，FSO是实现卫星间高速数据传输的关键技术，能够显著提高星载网络的通信效率。 本书将聚焦于FSO中的关键技术挑战及其解决方案： 大气衰减与湍流效应： 空气中的水汽、灰尘、雾霾等会引起光信号的衰减，而大气湍流会导致光束的抖动、闪烁和波前畸变，严重影响通信质量。我们将详细分析这些效应的物理机制，并介绍相应的补偿技术，如光学自适应技术（AO）、信号功率控制、调制格式的选择以及先进的信号处理算法。 指向与跟踪（Pointing, Acquisition, and Tracking, PAT）： FSO系统需要激光发射端和接收端之间进行精确的指向和稳定跟踪。本书将深入探讨PAT系统的设计原理、关键组件（如伺服电机、探测器）以及各种跟踪算法，确保在动态环境下激光束始终聚焦在接收端。 调制解调方案： 与光纤通信类似，FSO也需要高效的调制解调技术。我们将讨论在FSO环境下，适合的调制方式（如NRZ、RZ、PAM4等）以及相关的解调策略，并分析在有大气干扰下的信号恢复技术。 多径效应与干扰： 在某些环境下，光信号可能会发生反射，形成多径传播，导致信号失真。本书也将讨论多径效应的产生原因及其抑制方法。 安全性与新应用：光学通信的未来展望 除了技术原理，本书还将探讨光学通信在安全性与未来应用方面的广阔前景： 量子通信的曙光： 光学通信与量子技术正在深度融合。量子密钥分发（QKD）利用量子力学原理实现理论上不可窃听的密钥分发，为通信安全提供了全新的保障。本书将简要介绍QKD的基本原理及其与经典光学通信的结合。 可见光通信（VLC）： 利用LED作为光源进行数据传输的可见光通信，正逐渐走进我们的日常生活，为室内通信和物联网应用提供了新的可能性。本书将探讨VLC的技术特点、应用场景和发展趋势。 太赫兹通信： 介于微波和红外之间的太赫兹频段，拥有巨大的可用带宽，有望实现超高速的短距离通信。本书也将展望太赫兹通信在未来无线通信中的潜力，以及其与可见光通信、微波通信的协同作用。 高性能计算与数据中心： 随着计算能力的飞速发展，数据中心内部的网络带宽需求爆炸式增长。本书将探讨光学互连技术在解决数据中心瓶颈问题上的关键作用。 本书旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的光学通信技术概览，无论是对该领域的研究人员、工程师，还是对信息技术充满好奇的学生和爱好者，都能从中获得启发和知识。我们希望通过本书，能让更多人认识到光学通信的强大力量，并共同推动这一革命性技术迈向更广阔的未来。

评分☆☆☆☆☆

从文献综述的广度和深度来看，该书展现了作者极高的学术站位。它不仅全面覆盖了近十年内激光通信领域的核心进展，对早期经典的偏振调制理论也进行了精要的梳理，确保了读者对技术脉络的清晰认知。更难能可贵的是，作者在总结部分对未来大气激光通信可能面临的挑战——比如极端天气下的可靠性提升和更高阶偏振态调制方案的安全性问题——提出了富有洞察力的展望。这些前瞻性的观点并非空穴来风，而是基于对现有技术瓶颈的深刻剖析得出的合理推断，为后续的研究方向提供了清晰的导航图。这本书的价值，不只在于传授已有的知识，更在于启发未来的探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了深邃的蓝色调，点缀着细致的光线追踪效果，给人一种科技感和专业感。内页的纸张质感也相当不错，印刷清晰，图表排版布局合理，即便是复杂的物理模型和电路图，也能让人一目了然。在阅读体验上，作者在构建知识体系时表现出了极高的水准。他没有急于展示高深的理论，而是循序渐进地从基础的光学原理和信号处理基础讲起，为后续的偏振态调制和解调技术打下了坚实的基础。特别是关于偏振态在不同大气湍流条件下的演化模型，描述得极为详尽和生动，引用了大量的实验数据佐证，使得抽象的物理过程变得可以被直观理解。对于初涉该领域的读者来说，这种由浅入深的讲解方式无疑极大地降低了学习门槛，让人感觉作者仿佛就在身边耐心地进行一对一的指导。

评分☆☆☆☆☆

本书的论述风格非常严谨且富有启发性。作者善于使用类比和反问来引导读者的思考，使得即便是枯燥的数学推导过程也充满了逻辑的张力。例如，在讨论偏振串扰的抑制机制时，作者没有简单地给出一个结论，而是先设想了最坏的情况——完全的偏振旋转，然后逐步引入补偿机制，读者在跟随作者的思路时，会自然而然地对现有技术的局限性产生批判性认识。这种“带着问题去阅读”的体验是许多教科书所不具备的。它鼓励读者不仅仅停留在接受知识的层面，更要主动去探索和质疑，这对于培养未来具有创新精神的科研人才至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在讨论实际工程应用时的务实态度。书中关于大气激光通信系统链路预算的章节，不仅仅停留在理论公式的堆砌，而是深入探讨了噪声源的实际特性，比如大气散射、吸收以及湍流引起的功率起伏。作者细致地分析了不同调制格式（如OOK、BPSK等）在实际链路中的性能差异，并重点阐述了如何利用偏振复用技术来提升频谱效率和抗干扰能力。有一段内容关于自适应光束整形技术，详细描述了基于实时大气参数反馈的波前校正算法，这种将前沿理论与工程实践紧密结合的处理方式，对于从事光通信系统设计和集成的工程师来说，简直是宝贵的“操作手册”。它提供的不仅仅是知识点，更是解决实际工程难题的思路和工具箱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度令人印象深刻，尤其是在偏振态的精确控制和测量部分。作者似乎对量子光学和信息论有着深厚的造诣，书中对偏振移位键控（PSK）中，如何保证最小化相邻码元间的相位误差，给出了数种创新的解决方案。我特别留意到关于“低功耗、高稳定性偏振控制器”的设计探讨，作者引入了一种基于微机电系统（MEMS）的方案，其响应速度和长期稳定性数据对比其他传统方法有着显著的优势。这些深入到器件层面的分析，显示出作者对整个产业链条的透彻理解。对于希望将研究成果转化为高性能产品的科研人员来说，这本书无疑提供了超越现有标准、迈向下一代通信技术的关键指引。