光纤通信(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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董天临 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302276869

商品编码：29732093482

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名:光纤通信(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：29.00元

售价：19.7元,便宜9.3元,折扣67

作者:董天临

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787302276869

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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内容提要

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　　随着光纤通信技术的不断发展和日趋成熟，光纤通信的有关内容日益增加。《光纤通信》对国内外涉及光纤通信的大量资料进行了提炼，突出光纤通信的物理原理与技术基础，介绍了光纤通信的基本元器件和设备以及光纤链路和基于TCP／IP的信息体制的光纤网。本书内容较精简，有利于以较少学时取得较好的教学效果，可作为电子信息工程和通信工程及其他有关专业的本科生教材，也可供光纤通信方面的研究生、工程技术人员、科研人员和管理人员参考。

目录

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章　绪论
　1．1对光纤通信认识的历程
　1．1．1现代光纤通信的发展
　1．1．2我国光纤通信的发展
　1．2光纤通信的系统组成及其优势
　1．3光纤及其制造工艺简介
　1．4内容简介
　习题
第2章　物理原理与技术基础
　2．1光波导
　2．1．1平面介质光波导
　2．1．2光纤的模式
　2．2载波、调制和多路复用
　2．2．1载波传播
　2．2．2信号和调制
　2．2．3多路复用
　2．3光波导中模式的相互作用
　2．3．1介质微扰与模耦合
　2．3．2周期微扰
　2．3．3同向耦合与反向耦合
　2．3．4分布反射与分布反馈
　2．4光脉冲在光纤中的传播
　2．4．1基本传播方程
　2．4．2色散和脉冲展宽
　2．4．3光纤孤子
　2．5光纤的非线性效应
　2．5．1光纤非线性效应的产生
　2．5．2非线性折射率
　2．5．3四波混频
　2．5．4受激拉曼散射
　2．5．5受激布里渊散射
　2．6光检测、光放大和光
　2．6．1自发辐射、受激吸收和受激辐射
　2．6．2p-n结及其光电特性
　2．6．3光自激振荡
　2．7几种导波光学器件的基本原理
　2．7．1定向耦合器
　2．7．2mach—zehnder(m—z)干涉仪
　2．7．3声光器件
　习题
第3章　基本元器件和设备
　3．1光纤
　3．1．1石英光纤
　3．1．2新型光纤
　3．1．3光纤的损耗
　3．1．4光纤的色散特性
　3．2光路元件
　3．2．1光纤活动连接器
　3．2．2光衰减器
　3．2．3光隔离器
　3．3网络元器件和设备
　3．3．1下层元件
　3．3．2网络功能
　3．3．3网络节点设备
　3．4光收发器
　3．4．1半导体光源
　3．4．2光检测器
　3．4．3光调制器
　3．5光放大器
　3．5．1半导体光放大器
　3．5．2掺铒光纤放大器
　3．5．3光纤拉曼放大器
　3．5．4其他光放大器
　3．5．5光放大器的性能比较
　习题
第4章　光纤链路
　4．1光发送和光接收
　4．1．1光发送
　4．1．2数字光接收
　4．2光纤链路设计
　4．2．1设计步骤
　4．2．2功率估算
　4．2．3带宽估算
　4．2．4链路功率代价
　4．3波分复用链路
　4．3．1光放大器的应用
　4．3．2信号、噪声和串扰
　4．3．3设计要点
　4．4色散控制
　4．4．1色散补偿
　4．4．2色散管理
　4．4．3偏振模色散的影响和补偿
　习题
第5章　光纤网
　5．1光纤以太网
　5．1．1光纤局域网的发展和标准体系
　5．1．2以太网的系统结构
　5．1．3器件损耗限制的估算
　5．1．4千兆以太网
　5．2ip over wdm光纤网
　5．2．1ip over dwdm结构
　5．2．2主要技术问题
　5．3波长路由光网络
　5．3．1基本概念
　5．3．2路由与波长分配
　5．3．3逻辑路由网络的rwa问题
　习题
第6章　新技术进展
　6．1高速链路
　6．1．1wdm
　6．1．2wdm／otdm混合传输
　6．1．3光子集成(pic)和光电子集成(oeic)
　6．2光纤网节点
　6．3智能联网
　6．4光节点技术
　6．4．1光子交换
　6．4．2新型元器件
　6．5几种发展中的新技术
　6．5．1相干光通信
　6．5．2光孤子通信
　6．5．3光量子通信
　6．5．4光子学与光信号处理
　习题
　部分习题答案
参考文献
　　

作者介绍

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文摘

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序言

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现代通信基石：探索信息传递的极限 在信息爆炸的时代，我们对信息的需求与日俱增，从高清视频的流畅播放，到全球网络的瞬息万联，这一切都离不开一项关键的技术——光纤通信。它如同一条条信息的高速公路，承载着人类文明的进步与发展。本书将带领读者深入了解光纤通信的奥秘，从基础理论到前沿应用，全面揭示这项改变世界的通信方式。 第一章：通信系统的基本原理回顾 在深入光纤通信之前，我们首先需要构建一个坚实的通信系统理论基础。本章将温故知新，对模拟和数字通信系统的基本概念进行系统梳理。我们将探讨信号的产生、传输、接收和处理等关键环节，理解调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等模拟调制方式的原理及其优缺点。 接着，我们将重点转向数字通信。数字通信之所以成为现代通信的主流，是因为其在抗干扰、保密性、信号再生等方面的显著优势。本章将详细介绍数字信号的表示方法，如二进制编码，以及采样、量化和编码等关键过程。我们还将学习常用的数字调制技术，例如幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK），理解它们如何将数字信息映射到模拟载波上，以便在信道中传输。 此外，本章还将触及通信系统中至关重要的概念——信道。我们将分析不同类型的通信信道，如加性高斯白噪声（AWGN）信道，并学习如何用信噪比（SNR）来衡量信道的质量。理解信道特性对于设计高效的通信系统至关重要，因为信道的损耗、失真和噪声都会直接影响传输的准确性和效率。 最后，本章会简要回顾一些基本的信号与系统理论，包括傅里叶变换、卷积定理等，这些理论工具将为后续章节中理解光信号的特性和传输过程提供必要的数学支撑。通过对这些基础知识的巩固，读者将能够更好地理解光纤通信在整个通信链条中所扮演的角色以及其相对于传统通信方式的优势。 第二章：光信号的产生与编码 光纤通信的核心在于利用光信号来传递信息。本章将聚焦于光信号的产生机制和信息编码技术。 首先，我们将深入了解产生光信号的关键器件——光源。我们将详细介绍两种主要的光源类型：发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。LED结构简单、成本低廉，适用于短距离、低速率的通信场景；而LD则具有高亮度、单色性好、调制速度快的特点，是长距离、高速率光纤通信的首选。我们将分析它们的能带结构、pn结工作原理，以及如何通过改变注入电流来控制光输出的强度和波长。 在了解了光源之后，我们将探讨如何将电信号转化为光信号，即光信号的调制。这里我们将介绍两种基本的光信号调制方式：强度调制和相位调制。强度调制是最简单也是最常用的方式，通过改变光源的发射光功率来代表信息比特。我们将学习如何实现直接调制和外调制，以及它们的各自特点。相位调制虽然实现起来相对复杂，但在某些高速率、远距离应用中具有独特的优势。 信息编码是提高传输效率和可靠性的关键。本章将介绍几种常用的编码方案，以适应不同的通信需求。我们将学习如何使用单极性码、极码、曼彻斯特码等行编码来处理数字信号，以实现信号的自同步和直流分量抑制。对于需要更高传输速率和更强纠错能力的场景，我们将初步接触一些更复杂的编码，如线路编码和信道编码，它们能够有效地提高信号的抗干扰能力，减少误码率。 通过本章的学习，读者将对光信号的产生过程和信息编码的基本原理有清晰的认识，为理解光纤通信的后续环节打下基础。 第三章：光纤作为传输介质 光纤是光信号传输的“高速公路”，其独特的光学特性决定了光信号在其中的传播方式。本章将深入探讨光纤的结构、原理及其在光信号传输中的作用。 我们将从光纤的基本结构入手，介绍其核心部分——纤芯，以及包层。我们将详细解释全反射原理，这是光信号在光纤中得以长距离传输的根本原因。光线通过纤芯和包层的折射率差异，在纤芯内部不断反射前进，如同在管道中被引导。 接着，我们将区分不同类型的光纤：阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤的纤芯折射率均匀，容易产生模式色散，限制了传输速率。渐变型光纤则通过渐变的折射率分布来减小模式色散，提高传输带宽。我们将分析它们的工作原理和传输特性。 光信号在光纤中传输并非一帆风顺，会受到多种损耗的影响。本章将详细讲解光纤损耗的来源，主要包括吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。吸收损耗是由于光纤材料对光的吸收造成的；散射损耗则源于材料内部的不均匀性；弯曲损耗则是因为光纤在弯曲时，部分光能量会泄露到包层中。我们将分析这些损耗对信号强度的衰减规律。 除了损耗，色散也是影响光信号传输质量的重要因素。本章将重点介绍几种主要的光纤色散：模式色散、材料色散和波导色散。模式色散是由于不同模式的光在光纤中传播速度不同而引起的；材料色散则是由于不同波长的光在介质中的传播速度不同所致；波导色散则与光纤的波导结构有关。我们将分析这些色散对光脉冲展宽的影响，以及如何通过设计光纤结构或使用补偿技术来减小其影响。 通过对光纤作为传输介质的深入理解，读者将明白光纤为何能成为现代通信的理想选择，以及其在传输过程中面临的挑战。 第四章：光电探测与信号接收 当光信号传输到接收端后，需要将其重新转换为电信号，以便进行后续的处理。本章将聚焦于光电探测器的原理以及光信号的接收过程。 我们将介绍几种常用的光电探测器，包括光电二极管（PD）和雪崩光电二极管（APD）。光电二极管利用光电效应将光能转换为电能，其响应速度和灵敏度是衡量其性能的重要指标。雪崩光电二极管则具有内部增益，能够放大微弱的光信号，适用于对灵敏度要求极高的场合。我们将详细分析它们的结构、工作原理、性能参数（如量子效率、响应时间、噪声）以及适用范围。 在接收端，光信号的强度会受到损耗和噪声的影响，因此需要对接收到的微弱光信号进行放大。本章将介绍两种主要的光放大技术：电放大和光放大。电放大是在光信号转换为电信号后进行的放大，其缺点是会引入噪声。光放大则是在光信号尚未转换为电信号时直接对光信号进行放大，具有噪声低、带宽宽的优点。我们将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA）等典型光放大器的原理和应用。 信号的接收不仅仅是探测和放大，还涉及到信号的判决。在数字光通信中，接收端需要根据接收到的光信号强度来判决出原始的数字比特（0或1）。我们将介绍判决电平的确定以及判决电路的设计，并分析误码率（BER）是如何产生的，以及如何通过优化接收端的设计来降低误码率。 本章的学习将使读者理解如何高效、准确地从光信号中提取信息，为构建完整的通信链路提供关键的支撑。 第五章：光纤通信系统的构成与关键设备 在前几章的基础上，本章将把各个独立的部分串联起来，构建一个完整的现代光纤通信系统。 我们将描绘出光纤通信系统的典型框图，清晰地展示信息从发送端到接收端的完整流程。这包括：发送端的光源、调制器，传输媒介光纤，以及接收端的光电探测器、放大器和判决电路。 接着，我们将重点介绍构成光纤通信系统中的关键设备。例如，在发送端，我们介绍各种类型的激光器、调制器（如电吸收调制器EAM、马电光调制器EOM）。在传输网络中，我们讨论光纤的铺设方式，如海底光缆、陆地光缆，以及中继器的作用——它用于在长距离传输中补偿光信号的损耗，保持信号的强度。 在接收端，除了光电探测器和放大器，我们还将介绍光开关、波分复用器（WDM）和光分插复用器（OADM）等关键的光网络节点设备。WDM技术允许在同一根光纤中传输多个不同波长的光信号，极大地提高了光纤的传输容量，是现代高速率光通信的核心技术之一。OADM则允许在传输过程中选择性地插入或提取特定波长的光信号，为构建灵活的光网络提供了可能。 此外，本章还将简要介绍光时分复用（OTDM）等其他复用技术，它们与WDM相辅相成，共同推动着光纤通信容量的不断提升。 通过本章的学习，读者将能够对光纤通信系统的整体架构和核心设备有一个全面的认识，理解它们是如何协同工作，实现海量信息的快速传输。 第六章：光纤通信网络与接入技术 光纤通信不仅仅是点对点的连接，更重要的是构建起庞大的通信网络。本章将探讨光纤通信网络的拓扑结构、发展趋势以及各种接入技术。 我们将介绍不同类型的光纤网络拓扑，如点对点、总线型、环型和星型网络，并分析它们的优缺点。同时，我们将深入探讨光纤通信的演进过程，从早期的点对点连接，到无源光网络（PON），再到有源光网络（AON）的发展历程。 PON技术是实现宽带光纤接入的关键。本章将详细介绍PON的组成部分，包括中心局的光线路终端（OLT）、用户侧的光网络单元（ONU/ONT），以及中间的光分路器（Splitter）。我们将分析PON的上下行传输原理，并重点介绍GPON（Gigabit Passive Optical Network）和XG-PON等主流的PON技术标准，理解它们如何在共享的光纤资源上实现高速的宽带接入。 除了PON，我们还将简要介绍其他的宽带接入技术，如城域光网络（MAN）和企业内部光网络。理解这些网络的设计理念和部署方式，有助于我们更好地把握光纤通信在不同场景下的应用。 本章的重点还将放在未来光纤通信的发展方向上。我们将展望超高速率光通信、相干光通信、空分复用（SDM）等前沿技术，以及它们将如何进一步拓展光纤通信的边界。 第七章：光纤通信的未来发展与挑战 光纤通信技术仍在不断进步，以满足日益增长的信息传输需求。本章将聚焦于光纤通信的未来发展趋势和所面临的挑战。 我们将探讨超高速率光通信的研究进展，包括Tbps甚至Pbps级别的传输速率。这将涉及到新型调制格式、更高效的编码技术以及先进的信号处理算法。 相干光通信作为下一代光通信的核心技术，将是本章的重点。我们将解析相干光通信的基本原理，包括相干检测，以及它如何通过利用光的振幅、相位和偏振等多个维度来编码信息，从而实现更高的频谱效率和传输容量。 空分复用（SDM）技术，即在同一根光纤中利用多个独立的光场（如空间模式或纤芯）来传输信号，将是提升光纤容量的另一条重要途径。我们将介绍SDM的几种实现方式，以及它在未来超大容量网络中的潜力。 当然，技术的进步总是伴随着挑战。本章也将讨论光纤通信在未来发展中可能遇到的技术难题，例如超长距离传输中的信号累积失真、功耗问题、以及网络的安全性和可靠性保障等。 最后，我们将展望光纤通信在5G/6G通信、数据中心互联、人工智能、以及物联网等新兴领域的应用前景，描绘出光纤通信如何继续作为现代信息社会发展的坚实基石，支撑起更智能、更互联的未来。 通过本书的学习，读者将不仅掌握光纤通信的基础理论和核心技术，更能洞察其发展脉络和未来潜力，为理解和参与信息通信技术的变革奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我这本书是借来读的，主要是想看看它在“系统集成”方面的论述是否足够接地气。我们专业虽然偏向理论，但最终还是要面向工程应用的。这本书在讲解光放大器和光交换网络时，给了我不少启发。它没有仅仅停留在EDFA的增益曲线和ASE噪声的计算上，而是详细分析了多级放大链路的噪声积累模型以及如何通过动态功率控制来优化整个系统的信噪比。这些内容在很多其他教材中都被简化为几个公式了事，但在本书中，作者似乎非常体谅读者在设计实际网络时会遇到的各种“不完美”情况，比如光纤色散补偿的非理想性、交叉耦合的引入等。特别值得称赞的是，书中关于无源器件的介绍也十分细致，从光分路器（splitter）的耦合效率到波导的模式耦合理论，都有清晰的数学描述。这使得我能够将理论与实际的器件规格书进行有效对照，构建起一个更完整的工程认知框架。尽管本书的侧重点可能更偏向于物理层面的深度挖掘，但它在连接物理层与系统层之间的桥梁搭建上，做得比我预期的要出色得多，可以说是一本“理论指导实践”的优秀范本。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，说实话，我对它抱有很高的期望，毕竟“高等院校信息与通信工程系列教材”这个名头可不轻。我主要是在准备一个相关的专业课考试，手头的参考资料已经不少，但总觉得需要一本系统性强、深入浅出的教材来查漏补缺。这本书的封面设计简洁大方，一看就是那种严谨的学术风格。刚翻开目录，我就被它清晰的逻辑结构吸引了。从基础的光波导理论，到光纤的传输特性，再到后期的光通信系统的构成，脉络非常清晰，层次感十足。作者似乎非常了解初学者和进阶学习者的需求，对一些核心概念的阐述既保证了理论的深度，又避免了不必要的晦涩难懂。特别是关于非线性效应的部分，很多教材里一笔带过或者讲得过于抽象，但这本书里通过大量的图示和实例推导，让我这个在学习过程中经常被这些复杂数学模型困扰的人，终于有了一种豁然开朗的感觉。我花了整整一个周末的时间来梳理前几章的内容，发现它提供的知识密度是相当高的，每一个公式的推导都好像是精心设计过的路径，引导读者一步步接近真理。这种扎实的教学方法，让我对后续内容的学习充满了信心，感觉这本书绝对能成为我复习过程中的得力助手，不仅仅是应付考试，更是对整个领域知识体系的一次深度重构。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验是极其“烧脑”的，但这恰恰是我认为它价值所在的原因。如果你期待的是那种每页都有彩色的系统框图、每章末尾都有简单选择题的“轻松读物”，那你可能会很快就放弃。这本书的排版相对紧凑，公式推导极其密集，很多地方需要反复研读，甚至需要自己拿出草稿纸重新演算一遍才能真正吃透。举个例子，关于光纤中偏振模色散（PMD）的统计模型部分，其概率论和随机过程的结合运用达到了很高的水准，作者对随机变量的期望和方差的处理极其严谨。这种深度意味着你需要具备一定的数学基础才能顺畅阅读，它筛选掉了那些只想了解皮毛的读者。但对于真正想要在光通信领域深耕的人来说，这种挑战是必要的。这本书迫使我重新拾起了高阶微积分和傅里叶分析的知识，这不仅仅是学习了一门课程，更像是一次对自身理论功底的全面体检和强化训练。读完一章，那种“啃硬骨头”后的满足感，是看那些浅显教材无法比拟的。它提供的是一套思考问题的工具，而不是现成的答案。

评分☆☆☆☆☆

与其他我读过的通信类教材相比，这本书在“历史脉络与未来展望”的结合上做得非常巧妙。它并没有将光纤通信的历史简单地视为技术迭代的罗列，而是将其融入到光纤物理特性的理解演进中。比如，在介绍第一代和第二代通信系统时，作者会对比当时的技术限制与光纤本身的固有瓶颈（如损耗和色散），从而引出后续技术（如EDFA和超高速传输）出现的必然性。这种叙事方式极大地增强了阅读的代入感和理解的连贯性。尽管书中对最新的超高速相干光通信技术的细节讨论可能不如专门针对性的最新专著详尽，但它对相干检测的基本原理和关键挑战（如本振光噪声、偏振复用下的均衡问题）的阐述却是极其清晰和深刻的。它提供了一个坚实的基础，让你即使去阅读最新的200Gbps甚至400Gbps系统论文时，也能迅速抓住其核心的物理和信号处理难点。可以说，这本书就像是一本稳固的地基图纸，确保你未来建造任何高耸入云的传输系统大厦时，都不会出现结构性的动摇。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版时间应该不算太新，但就其涵盖的理论深度和广度而言，至今看来依然是教科书级别的典范。我更看重的是经典理论的阐述是否到位，对于新兴技术，我更倾向于查阅近期的专业论文。这本书最让我印象深刻的是对光纤损耗机制的详尽分析。它没有停留在简单的瑞利散射和吸收的层面，而是深入探讨了弯曲损耗、模间串扰等实际工程中必须考虑的因素。我记得在讲解低损耗窗口的选择时，作者用了整整一个章节来对比不同掺杂石英光纤的性能差异，配图非常专业，甚至能看到一些早期实验数据的影子，这体现了作者深厚的学术积累和对历史脉络的把握。阅读过程中，我发现这本书的行文风格非常沉稳、不哗众取宠，每一个结论的提出都有坚实的理论支撑，就像一位经验丰富的老教授在慢条斯理地为你讲解一个复杂的物理现象，让你在理解“是什么”的同时，也能深刻理解“为什么是这样”。这对于我们这些未来想从事研发工作的人来说，打下坚实的物理基础比掌握最新的应用技术更为重要，而这本书恰恰在这方面做得无可挑剔，它教会了我如何用物理学的思维去分析通信问题，而不是仅仅停留在系统级的参数堆砌上。