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李齐良 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030302908

商品编码：29729530176

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名:光纤通信中的光波技术

：60.00元

售价：40.8元,便宜19.2元,折扣68

作者:李齐良

出版社：科学出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787030302908

字数：363000

页码：287

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

内容提要

　　本书介绍光纤通信中光波技术和理论，主要介绍了光纤通信的发展历史，光纤通信的基本理论，从麦克斯韦电磁理论出发，得到各种条件下光脉冲传输的非线性薛定谔方程。研究了群速度色散、自相位调制、调制不稳定性、光孤子、色散管理、非线性光纤耦合器、四波混频等理论。
　　本书可作为光纤光栅、光纤通信等专业的高年级本科生、研究生的教学参考书，也可供科技工作者阅读参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

《光场操控与信息传输：颠覆性光学前沿技术概览》 内容简介： 本书并非一本关于“光纤通信中的光波技术”的著作，而是致力于为读者呈现一个更为宏观、更具前瞻性的光学领域视野。我们将目光聚焦于那些正在深刻改变我们认知世界、交互方式乃至未来科技发展方向的颠覆性光波技术，重点探讨其核心原理、前沿进展以及潜在的应用前景。本书旨在为对光学科学与技术抱有浓厚兴趣的科研人员、工程师、学生以及相关领域的爱好者，提供一份详尽而深入的导览，帮助理解当前光学研究的脉搏，洞察未来的发展趋势。 第一章：超越传输介质的光场调控艺术 传统的通信技术，无论是有线还是无线，往往依赖于特定介质来传递信息。而本书的第一章，将带领读者走进一个全新的维度——光场的自由操控。我们将深入剖析“光场”这一概念的本质，它不仅仅是光的振幅和相位，更包含了光波的偏振、空间分布、时间演化等丰富的自由度。 涡旋光（Vortex Optical Beams）： 深入讲解涡旋光的产生原理，特别是基于空间光调制器（SLM）和螺旋相位板等器件的生成技术。我们将详细阐述涡旋光携带的“轨道角动量”（OAM）及其在信息编码上的巨大潜力。不同拓扑荷数的涡旋光如何承载独立的信息通道，以及如何实现多通道、高容量的信息传输，将是本章的重点。我们还会探讨涡旋光在光学捕获、显微成像、量子信息等领域的独特应用。 矢量光束（Vector Beams）： 与传统的均匀偏振光束不同，矢量光束的偏振态在空间上发生变化，呈现出高度的空间各向异性。本章将详细介绍如何生成各种类型的矢量光束，如径向偏振光、角向偏振光等，并分析它们在聚焦性能上的优势，例如实现“超衍射极限”的聚焦。我们将探讨矢量光束在精密加工、高分辨率成像、非线性光学等方面的突破性应用。 光场重构与空间光场整形： 介绍如何通过计算光学方法，如基于相位恢复算法、机器学习等技术，对复杂的光场进行精确的测量和重构。更进一步，我们将探讨如何主动地、动态地对光场进行整形，使其具备特定的空间分布、能量分布甚至传播轨迹，为实现新型的光学器件和系统奠定基础。 第二章：微纳光学器件的魔力：聚焦与调控的极致 微纳光学是实现光波精细操控的关键技术。本章将聚焦于那些体积极小、功能强大的微纳光学器件，它们是构建未来光学系统的基石。 超表面（Metasurfaces）： 作为一种二维的人工光学结构，超表面能够以亚波长分辨率精确控制入射光波的振幅、相位和偏振。本章将详细介绍超表面的设计原理，包括其结构单元（如纳米偶极子、纳弓形天线等）的设计，以及如何通过改变单元的几何形状和材料属性来实现对光波的定制化操控。我们将重点阐述超表面在实现超薄透镜（Metalenses）、全息显示、光束整形、甚至实现反常折射和负折射等前沿应用中的作用。 衍射光学元件（Diffractive Optical Elements, DOEs）： 尽管衍射光学元件并非新兴技术，但其在微纳制造工艺的进步下，正焕发出新的生命力。本章将介绍基于计算设计的复杂衍射光学元件，它们能够实现传统光学元件难以完成的功能，例如多功能集成、对激光束的精确塑形以及高效的光束分束和合束。 等离激元光学（Plasmonic Optics）： 介绍金属纳米结构与光相互作用产生的表面等离激元（Surface Plasmons）现象。我们将深入探讨如何利用等离激元效应实现光子的局域化、增强光与物质的相互作用，以及其在纳米光子学、传感器、光学计算等领域的潜在应用。 第三章：量子光学：光子的奇妙世界 量子光学是理解和操控单个光子及其量子特性的前沿领域。本章将带领读者探索量子的微观世界，理解光子的量子行为以及它们如何被用于实现超越经典限制的技术。 单光子源与单光子探测器： 介绍实现单光子发射和探测的关键技术，包括量子点、NV色心、半导体量子阱等单光子源，以及雪崩光电二极管（APD）、单光子雪崩二极管（SPAD）等单光子探测器。我们将探讨这些器件的性能指标、制备挑战以及在量子通信、量子计算和精密测量中的作用。 量子纠缠与量子叠加： 深入解释量子纠缠这一奇特的量子现象，即两个或多个光子之间存在一种超越经典物理学的关联。我们将探讨如何产生和操纵量子纠缠态，以及它在量子隐形传态、量子密钥分发（QKD）等领域的革命性应用。同时，我们将介绍光子的量子叠加原理，以及它在构建量子计算比特（Qubits）中的重要性。 量子光学在信息处理与传感中的应用： 展望量子光学技术在未来信息处理（如量子通信网络、量子计算）和高精度传感（如量子计量、量子雷达）方面的颠覆性潜力。我们将讨论目前的研究进展和面临的挑战。 第四章：非线性光学：光与物质的非凡互动 当光强达到足够高时，物质的响应不再是线性的，由此产生的非线性光学效应为光波的操控和信息处理开辟了新的途径。 二次谐波/三次谐波产生（SHG/THG）： 介绍非线性晶体如何将入射光的频率转化为其整数倍，从而产生更高能量的光子。我们将探讨这些过程在激光频率转换、新型光源产生等方面的应用。 克尔效应（Kerr Effect）与斯托克斯-反斯托克斯拉曼散射（SRS/SERS）： 详细介绍克尔效应在光场调控中的作用，例如光诱导折射率变化，以及其在光开关、光调制器等器件中的应用。我们将阐述拉曼散射在物质成分分析、分子识别以及表面增强拉曼散射（SERS）在超灵敏检测中的独特价值。 受激布里渊散射（SBS）与受激拉曼散射（SRS）： 深入研究受激散射过程如何实现光放大和频率转换，以及它们在光纤传感、激光技术和新型光电器件中的应用。 第五章：生物与医学光学：光照亮生命奥秘 光学技术在揭示生命奥秘、诊断疾病和治疗疾病方面扮演着越来越重要的角色。本章将聚焦于生物与医学领域中的前沿光学应用。 先进显微成像技术： 介绍超越衍射极限的光学显微技术，如超分辨率显微镜（STED, PALM/STORM）、光片显微镜（Light-sheet microscopy）等，它们能够以前所未有的分辨率观察细胞内部结构和动态过程。我们将探讨这些技术如何推动生命科学研究的发展。 光动力疗法（Photodynamic Therapy, PDT）： 介绍利用光敏剂和特定波长光照来激活光敏剂，产生单线态氧等活性氧物质，从而杀伤病变细胞（如癌细胞）的治疗方法。我们将讨论其原理、临床应用和发展前景。 光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography, OCT）： 阐述OCT技术如何利用光的干涉原理进行非侵入式、高分辨率的断层成像，在眼科、皮肤科、心血管等领域的诊断应用。 第六章：光学计算与人工智能：光子的智能未来 人工智能（AI）的飞速发展离不开强大的计算能力。本章将探讨光学计算的潜力，以及如何将光子与AI相结合，创造出全新的智能系统。 光学神经网络（Optical Neural Networks）： 介绍如何利用光学器件（如超表面、波导阵列）实现神经网络的计算功能，从而在速度、功耗和并行性方面超越电子计算。我们将探讨模拟光学计算和数字光学计算的最新进展。 光子加速器： 探讨利用光子技术为传统电子AI芯片提供算力加速，实现更高效、更低能耗的AI模型训练和推理。 光场与深度学习的融合： 讨论如何利用先进的光场探测和处理技术，为深度学习提供更丰富的输入信息，从而提升AI的感知能力和决策精度。 结论： 本书的最后一章将对全文进行总结，并对未来光学技术的发展趋势进行展望。我们坚信，随着基础研究的不断深入和工程技术的持续突破，光波技术必将在信息、能源、医疗、制造等各个领域掀起新的革命，为人类社会带来更加美好的未来。本书旨在为读者提供一个全面的视角，激发大家对光学这一迷人领域的探索热情，共同见证和参与这场正在发生的科技变革。

评分☆☆☆☆☆

从整体的参考价值来看，这本书的深度完全可以作为研究生阶段的参考书目，但其结构设计又足够友好，能让有扎实电子学基础的本科生作为深入学习的进阶读物。我个人最看重的一点是它对光电子器件与光纤的耦合问题的处理。许多书籍会把光纤和器件（如激光器、探测器）视为两个独立的模块进行讲解，但这本书的作者明确指出了两者在封装阶段的“痛点”。他详细分析了模场不匹配（MFD Mismatch）带来的耦合损耗，并引入了高效率的准共面耦合技术作为解决方案，甚至提到了先进的斜切端面技术如何优化回波损耗（ORL）。这些细节的讨论，往往是初级教材和纯理论书籍中缺失的，却是决定实际产品成本和性能的关键所在。全书在收尾部分对未来光通信技术的发展趋势进行了展望，从空分复用（SDM）到全光网络，观点前瞻且富有洞察力，让人读完后不仅掌握了现有技术，更能对未来的研究方向有所启发。这本“工具书”的价值远超其书本价格。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真的很有意思，封面那深邃的蓝色调，配上抽象的光线交织图形，初看之下就给人一种既专业又充满神秘感的前沿科技气息。我拿到书时，首先注意到的是它的纸质，触感温润，油墨印刷的清晰度极高，即便是那些复杂的原理图和波导结构示意图，细节也展现得淋漓尽致。我原本以为这是一本纯理论的学术著作，但翻开第一章后才发现，作者在叙述基础概念时，非常注重与实际应用的结合。比如，它详尽地介绍了不同掺杂石英光纤的折射率剖面对模场分布的影响，这部分内容并非干巴巴的数学公式堆砌，而是通过大量的工程实例来佐证理论的有效性。特别是关于光纤的非线性效应部分，我感觉作者的处理方式非常高明，他没有止步于描述斯托克斯和反斯托克斯现象本身，而是深入探讨了如何在实际超高速传输系统中，通过特定的泵浦光功率和信道间隔设计来有效抑制这些效应，这一点对于正在进行高容量DWDM系统优化的工程师来说，简直是宝贵的参考资料。这本书的排版也很舒服，页边距适中，注释清晰，即便是长时间阅读，眼睛的疲劳感也比阅读某些进口教材要轻得多。它成功地在严谨性与可读性之间找到了一个绝佳的平衡点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节逻辑编排堪称教科书级别的典范，层层递进，浑然一体。我特别欣赏作者在引入光纤放大器技术这一核心章节时的铺陈。他没有直接跳到掺铒光纤放大器（EDFA）的能级结构分析，而是先回顾了早期的光电再生中继的局限性，为引入光放大技术提供了强烈的技术驱动力。这种“问题—解决方案”的叙述模式，极大地增强了读者对所学知识的内在理解需求。当我读到关于拉曼放大器（SOA）的特性对比时，作者居然引用了上世纪末几篇里程碑式的期刊论文中的原始实验数据进行比对分析，这让我感到非常惊喜。这表明作者对该领域的发展脉络了如指掌，不仅仅是停留在当前的主流技术上。此外，这本书的配套习题设计也相当巧妙，它们并非那种简单的代数计算，而是常常设计成需要综合运用多个章节知识才能求解的综合性工程分析题，例如要求设计一个特定带宽的WDM系统，同时要考虑色散补偿和非线性抑制的优化配比。这使得学习过程不再是线性的知识吸收，而更像是一个持续的、主动的解决问题的过程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格虽然专业，但并不刻板，反而有一种老派工程师特有的严谨和幽默感交织在一起的味道。例如，在介绍光纤连接器和熔接点的损耗分析时，作者用了一个非常形象的比喻，将光纤的端面比作“宇宙飞船对接的精确度要求”，强调了微米级的对准对光功率预算的巨大影响。这种生活化的类比，有效地缓解了纯技术描述带来的枯燥感。我特别喜欢它对光纤传感技术这一分支的介绍，这部分内容在很多侧重于高速传输的教材中常被一笔带过，但这本书却给了它足够的篇幅，详细阐述了基于布里渊散射和瑞利散射的分布式温度、应变感知的物理机制和信号处理算法。作者在阐述背向拉曼散射（BRS）和背向布里渊散射（BBS）时，清晰地区分了两者的带宽特性差异及其在不同传感应用中的适用性，这对于那些希望跨界应用光纤技术的读者来说，无疑提供了清晰的路线图。这本书的价值在于，它不仅教你如何传输数据，还教你如何用光纤本身去“感知”世界。

评分☆☆☆☆☆

从一个刚刚接触光通信领域研究生的角度来看，这本书的深度与广度都达到了一个非常令人振奋的高度，但它最让我感到震撼的是对超快光脉冲传输这一前沿领域的覆盖。我原以为这本书会更侧重于传统的强度调制和常规的色散管理，但事实证明，作者对光孤子理论以及超短脉冲的产生和维持机制有着非常深刻的见解。书中对克尔效应和自相位调制（SPM）的数学描述极其详尽，公式的推导过程清晰到几乎不需要读者自己去“填补空白”。更关键的是，作者非常“实在”地讨论了这些理论在实际光纤链路中应用时所面临的工程挑战，比如如何精确控制皮秒乃至飞秒脉冲在长距离传输中的展宽和啁啾。他甚至花了一整节篇幅来讨论基于光子集成电路（PIC）的片上光源的集成方法和面临的散热问题，这明显超出了传统“光纤通信”教材的范畴，触及到了未来光互连的本质。这种将基础物理、系统工程和新兴器件技术熔于一炉的写作风格，着实体现了作者深厚的学术功底和敏锐的行业洞察力。