光纤通信中的光波技术 李齐良 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李齐良 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030302908

商品编码：29731385106

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

定价：60.00元

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

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内容提要

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　　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

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光纤通信中的光波技术》—— 深入探索信息传输的脉动 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解现代信息社会赖以生存的光纤通信技术中的核心——光波技术。本书不仅仅是理论的堆砌，更是一次对信息传输边界的探索，一次对光子世界奥秘的揭示。通过对光波在光纤中传播的物理机制、关键技术、面临挑战以及未来发展方向的细致阐述，本书将带领读者穿越光纤的微观世界，感受信息在光的世界里奔腾的速度与能量。 第一章：光纤通信的基石——光的本质与传播 本章将从最基础的物理概念出发，为后续章节奠定坚实的理论基础。我们将回顾光的波动性与粒子性的双重本质，介绍电磁波理论如何描述光，并着重阐述光在介质中传播的基本原理。在此基础上，我们将引入光纤作为信息传输媒介的独特优势。 光的波动性与粒子性： 探讨光的干涉、衍现等波动现象，以及光电效应等粒子性表现，理解光子的量子特性。 麦克斯韦电磁理论与光的传播： 深入解析麦克斯韦方程组如何预言并描述电磁波（即光）的传播，理解光波的频率、波长、相位等关键参数。 光与物质的相互作用： 探讨光在不同介质中的折射、反射、吸收和散射现象，为理解光纤中的光传播损耗和色散打下基础。 光纤作为传输媒介的优势： 对比传统电信号传输，分析光纤在带宽、传输速率、传输距离、抗干扰性等方面的巨大优越性，解释为何光纤通信能够引领信息时代的变革。 第二章：光波在光纤中的传播特性 本章将聚焦于光波如何在光纤这一特殊的引导介质中传播。我们将详细分析光纤的结构、材料特性以及光波在其中遵循的传播模式，理解损耗和色散对信号传输的影响。 光纤的结构与材料： 详细介绍光纤的纤芯、包层、涂覆层等基本结构，以及石英玻璃等常用材料的折射率特性。 全内反射原理： 深入阐述光纤实现光波引导的关键——全内反射，解释不同纤芯与包层折射率差异如何决定光波的传播路径。 光的传播模式： 分析单模光纤和多模光纤的区别，以及在不同光纤类型中光波的传播模式，理解模式的产生、演化和对信号质量的影响。 光纤中的损耗机制： 详细剖析导致光信号衰减的各种损耗，包括吸收损耗、散射损耗（瑞利散射、米氏散射）、弯曲损耗等，并探讨降低损耗的技术手段。 光纤中的色散效应： 深入研究导致光脉冲展宽的色散现象，包括材料色散、波导色散、偏振模色散等，以及它们对信号完整性的影响。 第三章：实现光波传输的关键技术 本章将介绍实现高效光波传输所必需的核心技术，包括光源、调制、解调以及光放大器等关键器件。 光纤通信光源： 详细介绍激光器（如半导体激光器、光纤激光器）和发光二极管（LED）等常用光源的原理、特性和选择标准，分析不同光源在光纤通信中的应用场景。 光波的调制技术： 深入探讨将电信号转化为光信号的过程，包括强度调制、频率调制、相位调制等，以及各种调制格式（如NRZ、RZ、PAM4等）的优缺点。 光波的解调技术： 介绍如何从接收到的光信号中恢复原始电信号，重点分析光电探测器的种类、工作原理以及选择要点。 光放大器技术： 阐述光信号在长距离传输中需要放大，重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA）、拉曼放大器等主流光放大器的工作原理、性能指标和应用。 光开关与复用技术： 介绍实现多路信号复用传输的光开关（如MEMS光开关、热光开关）以及波分复用（WDM）、时分复用（TDM）等关键技术，它们是提高光纤传输容量的重要手段。 第四章：光纤通信系统的构成与设计 本章将系统地介绍一个完整的光纤通信系统的构成要素，以及在系统设计中需要考虑的关键因素，从而让读者对光纤通信的整体架构有一个清晰的认识。 光纤通信系统的组成： 详细解析光端机（发射端）、光纤线路、光接收机、中继器/再生器等主要组成部分的功能和相互作用。 传输体系结构： 介绍不同等级的光纤通信网络，如接入网、汇聚网、核心网，以及SDH/SONET、OTN等传输标准。 系统容量与速率设计： 分析影响系统传输容量的关键因素，如光纤带宽、调制方式、复用技术等，以及如何根据业务需求进行系统速率设计。 信号质量评估： 介绍评价光信号传输质量的各项指标，如误码率（BER）、信噪比（SNR）、眼图等，以及如何通过这些指标来优化系统性能。 网络拓扑与管理： 探讨不同的网络拓扑结构（如点对点、星型、环型）及其在光纤通信中的应用，以及光网络管理系统的作用。 第五章：光纤通信面临的挑战与前沿技术 尽管光纤通信已经取得了巨大的成就，但随着信息需求的爆炸式增长，仍然存在许多挑战。本章将深入探讨这些挑战，并展望光波技术在未来的发展方向。 超越香农极限的探索： 分析当前光纤通信面临的理论瓶颈，如色散补偿的极限、非线性效应的制约等，以及如何通过先进的信号处理技术来突破这些限制。 高阶调制与相干检测： 深入探讨高阶调制格式（如QAM）和相干光通信技术在提升传输速率和频谱效率方面的巨大潜力，以及其复杂的信号处理需求。 空分复用（SDM）技术： 介绍利用光纤中独立传输的多个模式或纤芯来实现容量倍增的空分复用技术，以及其在超大容量传输中的应用前景。 硅光子学与集成技术： 探讨将光器件（光源、调制器、探测器等）集成在硅基芯片上的硅光子学技术，分析其在降低成本、减小尺寸和提高性能方面的优势。 人工智能与机器学习在光通信中的应用： 展望AI技术在优化网络性能、智能故障诊断、动态资源分配等方面的应用，引领光通信的智能化发展。 下一代光纤材料与结构： 介绍新型光纤材料（如特种光纤、塑料光纤）以及新型光纤结构（如空芯光纤、超大模场光纤）的研究进展，探索其在特殊应用场景下的潜力。 结语： 《光纤通信中的光波技术》不仅是一本教科书，更是一扇通往信息传输未来的窗口。通过对光波在光纤中传播的深入剖析，本书旨在激发读者对光纤通信技术的好奇心和求知欲，为相关领域的研究者、工程师以及对信息科学感兴趣的读者提供宝贵的参考。本书的出版，希望能为推动我国乃至全球光纤通信技术的进步贡献一份力量，共同构建更加高速、可靠、智能的未来信息社会。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名和作者信息，让我对它充满了期待，尤其是在光纤通信这个日新月异的领域里，一本深入浅出的技术专著是多么的宝贵。我最近接触到一些关于光波在光纤中传输损耗和色散特性的新进展，心里很想知道李齐良老师的这本书是如何处理这些核心问题的。我期望它能提供一个清晰的理论框架，不仅仅是公式的堆砌，而是能真正帮助读者理解光波在复杂的介质环境中如何被驯服和引导。比如，对于非线性效应的处理，不同于教科书上常见的线性近似，我希望能看到一些更贴近实际工程应用的讨论，比如拉曼散射和四波混频对高速率传输的实际影响，以及相应的抑制或补偿技术。如果书中能结合一些最新的光纤制备工艺和新型光纤（比如空芯光纤或者特种光纤）的特性来阐述光波行为的差异，那就更好了。总而言之，我希望这本书能成为我工作和学习中一个可靠的参考，既能巩固基础，又能启发我对前沿技术的思考，特别是那些对提高系统带宽和传输距离有决定性作用的关键技术点，这本书应该能够提供独到的见解。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本关于光波技术的书籍，首先映入眼帘的是那种老派但扎实的学术气息，它不像某些新出版的技术书籍那样追求花哨的排版和过度的图示，而是专注于内容的深度和严谨性。我特别关注它对光纤中模式场的描述部分。很多教材在讲解模式耦合和传输时，往往停留在理想化的圆形对称光纤模型，但这在实际工程中是远远不够的。我更希望看到的是对实际光纤制造过程中引入的各种非对称性（如椭圆度、弯曲导致的应力双折射）如何影响模态场的精确建模和计算方法。李齐良教授如果能在这方面给出深入的分析，并辅以一些具体的数值模拟案例，哪怕是基于有限元法或束传播法的基本思想介绍，都会让这本书的实用价值飙升。此外，对于光波在器件内部的耦合和传输，比如如何在光耦合器、滤波器等无源器件中精确控制光能的分配和转换，这本书是否能提供一套系统的分析工具和设计思路，而不是仅仅罗列器件性能参数，这将是衡量其是否能超越一般参考书的关键。

评分☆☆☆☆☆

我个人更关注的是光波技术在非传统领域的应用拓展，比如光场调控和微纳光学结构。光纤通信的核心是传输，但现代光波技术已经扩展到了传感、成像甚至量子信息领域。我希望李齐良的这本书能够在最后章节，或者作为贯穿始终的线索，探讨一下光波的局域化、表面等离激元（SPR）或拓扑光子学概念在光纤结构中的体现。例如，如何通过设计特殊的微纳结构，实现对光波的亚波长限制，从而大幅提高光与物质的相互作用效率，这对于开发下一代高灵敏度光纤传感器至关重要。如果书中能涉及一些关于非线性光学在超快激光脉冲产生和整形中的应用，即使只是概念性的介绍，也会让这本书显得更加前沿和全面。毕竟，光波技术的发展已经不再局限于简单的低损耗传输，而是转向了对光波在时间和空间维度上更精细的“编程”能力，我希望这本书能够反映出这一时代特征，提供足够的信息量来激发读者对这些交叉领域的兴趣和研究方向。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这种专业性极强的著作往往抱有一种谨慎的态度，因为很多作者倾向于将自己的研究成果完全嵌入书中，导致读者在学习基础概念时反而被复杂的前沿知识所干扰。因此，我非常看重这本书的叙事逻辑和知识的递进关系。一本好的技术著作，应该像一个经验丰富的大师在循循善诱，从最基本的麦克斯韦方程组在介质中的应用开始，逐步过渡到波导理论，再到实际的光纤特性，最后才能自然地引向高速、远距离传输中的挑战。我特别想知道，在介绍特定光波技术（比如布拉格光栅或光纤光栅传感器）时，作者是如何平衡理论推导的完备性和工程实现的简明性的。如果能清晰地分辨出哪些是必须掌握的物理本质，哪些是可供选用的工程近似方法，并且通过清晰的图示来区分不同工作点下的光波行为，那么这本书无疑是成功地搭建了一座从理论到实践的坚实桥梁，对于初学者和资深工程师来说，都能找到各自的切入点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的厚度和涵盖的范围，预示着它可能不仅仅是一本聚焦于基础物理定律的教材，更像是一部面向系统工程师的“工具箱”。我最感兴趣的是它如何处理光电转换前端和后端的接口问题，也就是光波技术如何与电子学、信息论完美结合。例如，在相干光通信系统日益普及的今天，如何利用数字信号处理（DSP）来补偿光波在传输过程中累积的各种损伤，这需要对光波场的复数表示和调制格式（如QPSK, 16QAM）有非常深刻的理解。我期待书中能够详细阐述如何将光波的相位和幅度信息在电域中进行精确的解调和恢复，尤其是在低信噪比条件下，那些巧妙的判决算法是如何基于光波的物理特性推导出来的。如果能看到一些关于概率论和信息论在光通信误码率分析中的应用实例，并且这些应用是紧密围绕光波的实际传输特性展开的，那么这本书的价值就不仅仅停留在“光”的层面，而是深入到了“通信”的核心。