光縴通信(高等院校信息與通信工程係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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董天臨 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 通信工程
• 信息技術
• 高等教育
• 教材
• 光縴技術
• 網絡工程
• 信號處理
• 通信原理
• 電子工程

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302276869

商品編碼：29732093482

包裝：平裝

齣版時間：2012-05-01

基本信息

書名:光縴通信(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：29.00元

售價：19.7元,便宜9.3元,摺扣67

作者:董天臨

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-05-01

ISBN：9787302276869

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.581kg

編輯推薦

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內容提要

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　　隨著光縴通信技術的不斷發展和日趨成熟，光縴通信的有關內容日益增加。《光縴通信》對國內外涉及光縴通信的大量資料進行瞭提煉，突齣光縴通信的物理原理與技術基礎，介紹瞭光縴通信的基本元器件和設備以及光縴鏈路和基於TCP／IP的信息體製的光縴網。本書內容較精簡，有利於以較少學時取得較好的教學效果，可作為電子信息工程和通信工程及其他有關專業的本科生教材，也可供光縴通信方麵的研究生、工程技術人員、科研人員和管理人員參考。

目錄

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章　緒論
　1．1對光縴通信認識的曆程
　1．1．1現代光縴通信的發展
　1．1．2我國光縴通信的發展
　1．2光縴通信的係統組成及其優勢
　1．3光縴及其製造工藝簡介
　1．4內容簡介
　習題
第2章　物理原理與技術基礎
　2．1光波導
　2．1．1平麵介質光波導
　2．1．2光縴的模式
　2．2載波、調製和多路復用
　2．2．1載波傳播
　2．2．2信號和調製
　2．2．3多路復用
　2．3光波導中模式的相互作用
　2．3．1介質微擾與模耦閤
　2．3．2周期微擾
　2．3．3同嚮耦閤與反嚮耦閤
　2．3．4分布反射與分布反饋
　2．4光脈衝在光縴中的傳播
　2．4．1基本傳播方程
　2．4．2色散和脈衝展寬
　2．4．3光縴孤子
　2．5光縴的非綫性效應
　2．5．1光縴非綫性效應的産生
　2．5．2非綫性摺射率
　2．5．3四波混頻
　2．5．4受激拉曼散射
　2．5．5受激布裏淵散射
　2．6光檢測、光放大和光
　2．6．1自發輻射、受激吸收和受激輻射
　2．6．2p-n結及其光電特性
　2．6．3光自激振蕩
　2．7幾種導波光學器件的基本原理
　2．7．1定嚮耦閤器
　2．7．2mach—zehnder(m—z)乾涉儀
　2．7．3聲光器件
　習題
第3章　基本元器件和設備
　3．1光縴
　3．1．1石英光縴
　3．1．2新型光縴
　3．1．3光縴的損耗
　3．1．4光縴的色散特性
　3．2光路元件
　3．2．1光縴活動連接器
　3．2．2光衰減器
　3．2．3光隔離器
　3．3網絡元器件和設備
　3．3．1下層元件
　3．3．2網絡功能
　3．3．3網絡節點設備
　3．4光收發器
　3．4．1半導體光源
　3．4．2光檢測器
　3．4．3光調製器
　3．5光放大器
　3．5．1半導體光放大器
　3．5．2摻鉺光縴放大器
　3．5．3光縴拉曼放大器
　3．5．4其他光放大器
　3．5．5光放大器的性能比較
　習題
第4章　光縴鏈路
　4．1光發送和光接收
　4．1．1光發送
　4．1．2數字光接收
　4．2光縴鏈路設計
　4．2．1設計步驟
　4．2．2功率估算
　4．2．3帶寬估算
　4．2．4鏈路功率代價
　4．3波分復用鏈路
　4．3．1光放大器的應用
　4．3．2信號、噪聲和串擾
　4．3．3設計要點
　4．4色散控製
　4．4．1色散補償
　4．4．2色散管理
　4．4．3偏振模色散的影響和補償
　習題
第5章　光縴網
　5．1光縴以太網
　5．1．1光縴局域網的發展和標準體係
　5．1．2以太網的係統結構
　5．1．3器件損耗限製的估算
　5．1．4韆兆以太網
　5．2ip over wdm光縴網
　5．2．1ip over dwdm結構
　5．2．2主要技術問題
　5．3波長路由光網絡
　5．3．1基本概念
　5．3．2路由與波長分配
　5．3．3邏輯路由網絡的rwa問題
　習題
第6章　新技術進展
　6．1高速鏈路
　6．1．1wdm
　6．1．2wdm／otdm混閤傳輸
　6．1．3光子集成(pic)和光電子集成(oeic)
　6．2光縴網節點
　6．3智能聯網
　6．4光節點技術
　6．4．1光子交換
　6．4．2新型元器件
　6．5幾種發展中的新技術
　6．5．1相乾光通信
　6．5．2光孤子通信
　6．5．3光量子通信
　6．5．4光子學與光信號處理
　習題
　部分習題答案
參考文獻
　　

作者介紹

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文摘

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序言

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現代通信基石：探索信息傳遞的極限 在信息爆炸的時代，我們對信息的需求與日俱增，從高清視頻的流暢播放，到全球網絡的瞬息萬聯，這一切都離不開一項關鍵的技術——光縴通信。它如同一條條信息的高速公路，承載著人類文明的進步與發展。本書將帶領讀者深入瞭解光縴通信的奧秘，從基礎理論到前沿應用，全麵揭示這項改變世界的通信方式。 第一章：通信係統的基本原理迴顧 在深入光縴通信之前，我們首先需要構建一個堅實的通信係統理論基礎。本章將溫故知新，對模擬和數字通信係統的基本概念進行係統梳理。我們將探討信號的産生、傳輸、接收和處理等關鍵環節，理解調幅（AM）、調頻（FM）、調相（PM）等模擬調製方式的原理及其優缺點。 接著，我們將重點轉嚮數字通信。數字通信之所以成為現代通信的主流，是因為其在抗乾擾、保密性、信號再生等方麵的顯著優勢。本章將詳細介紹數字信號的錶示方法，如二進製編碼，以及采樣、量化和編碼等關鍵過程。我們還將學習常用的數字調製技術，例如幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK），理解它們如何將數字信息映射到模擬載波上，以便在信道中傳輸。 此外，本章還將觸及通信係統中至關重要的概念——信道。我們將分析不同類型的通信信道，如加性高斯白噪聲（AWGN）信道，並學習如何用信噪比（SNR）來衡量信道的質量。理解信道特性對於設計高效的通信係統至關重要，因為信道的損耗、失真和噪聲都會直接影響傳輸的準確性和效率。 最後，本章會簡要迴顧一些基本的信號與係統理論，包括傅裏葉變換、捲積定理等，這些理論工具將為後續章節中理解光信號的特性和傳輸過程提供必要的數學支撐。通過對這些基礎知識的鞏固，讀者將能夠更好地理解光縴通信在整個通信鏈條中所扮演的角色以及其相對於傳統通信方式的優勢。 第二章：光信號的産生與編碼 光縴通信的核心在於利用光信號來傳遞信息。本章將聚焦於光信號的産生機製和信息編碼技術。 首先，我們將深入瞭解産生光信號的關鍵器件——光源。我們將詳細介紹兩種主要的光源類型：發光二極管（LED）和半導體激光器（LD）。LED結構簡單、成本低廉，適用於短距離、低速率的通信場景；而LD則具有高亮度、單色性好、調製速度快的特點，是長距離、高速率光縴通信的首選。我們將分析它們的能帶結構、pn結工作原理，以及如何通過改變注入電流來控製光輸齣的強度和波長。 在瞭解瞭光源之後，我們將探討如何將電信號轉化為光信號，即光信號的調製。這裏我們將介紹兩種基本的光信號調製方式：強度調製和相位調製。強度調製是最簡單也是最常用的方式，通過改變光源的發射光功率來代錶信息比特。我們將學習如何實現直接調製和外調製，以及它們的各自特點。相位調製雖然實現起來相對復雜，但在某些高速率、遠距離應用中具有獨特的優勢。 信息編碼是提高傳輸效率和可靠性的關鍵。本章將介紹幾種常用的編碼方案，以適應不同的通信需求。我們將學習如何使用單極性碼、極碼、曼徹斯特碼等行編碼來處理數字信號，以實現信號的自同步和直流分量抑製。對於需要更高傳輸速率和更強糾錯能力的場景，我們將初步接觸一些更復雜的編碼，如綫路編碼和信道編碼，它們能夠有效地提高信號的抗乾擾能力，減少誤碼率。 通過本章的學習，讀者將對光信號的産生過程和信息編碼的基本原理有清晰的認識，為理解光縴通信的後續環節打下基礎。 第三章：光縴作為傳輸介質 光縴是光信號傳輸的“高速公路”，其獨特的光學特性決定瞭光信號在其中的傳播方式。本章將深入探討光縴的結構、原理及其在光信號傳輸中的作用。 我們將從光縴的基本結構入手，介紹其核心部分——縴芯，以及包層。我們將詳細解釋全反射原理，這是光信號在光縴中得以長距離傳輸的根本原因。光綫通過縴芯和包層的摺射率差異，在縴芯內部不斷反射前進，如同在管道中被引導。 接著，我們將區分不同類型的光縴：階躍型光縴和漸變型光縴。階躍型光縴的縴芯摺射率均勻，容易産生模式色散，限製瞭傳輸速率。漸變型光縴則通過漸變的摺射率分布來減小模式色散，提高傳輸帶寬。我們將分析它們的工作原理和傳輸特性。 光信號在光縴中傳輸並非一帆風順，會受到多種損耗的影響。本章將詳細講解光縴損耗的來源，主要包括吸收損耗、散射損耗和彎麯損耗。吸收損耗是由於光縴材料對光的吸收造成的；散射損耗則源於材料內部的不均勻性；彎麯損耗則是因為光縴在彎麯時，部分光能量會泄露到包層中。我們將分析這些損耗對信號強度的衰減規律。 除瞭損耗，色散也是影響光信號傳輸質量的重要因素。本章將重點介紹幾種主要的光縴色散：模式色散、材料色散和波導色散。模式色散是由於不同模式的光在光縴中傳播速度不同而引起的；材料色散則是由於不同波長的光在介質中的傳播速度不同所緻；波導色散則與光縴的波導結構有關。我們將分析這些色散對光脈衝展寬的影響，以及如何通過設計光縴結構或使用補償技術來減小其影響。 通過對光縴作為傳輸介質的深入理解，讀者將明白光縴為何能成為現代通信的理想選擇，以及其在傳輸過程中麵臨的挑戰。 第四章：光電探測與信號接收 當光信號傳輸到接收端後，需要將其重新轉換為電信號，以便進行後續的處理。本章將聚焦於光電探測器的原理以及光信號的接收過程。 我們將介紹幾種常用的光電探測器，包括光電二極管（PD）和雪崩光電二極管（APD）。光電二極管利用光電效應將光能轉換為電能，其響應速度和靈敏度是衡量其性能的重要指標。雪崩光電二極管則具有內部增益，能夠放大微弱的光信號，適用於對靈敏度要求極高的場閤。我們將詳細分析它們的結構、工作原理、性能參數（如量子效率、響應時間、噪聲）以及適用範圍。 在接收端，光信號的強度會受到損耗和噪聲的影響，因此需要對接收到的微弱光信號進行放大。本章將介紹兩種主要的光放大技術：電放大和光放大。電放大是在光信號轉換為電信號後進行的放大，其缺點是會引入噪聲。光放大則是在光信號尚未轉換為電信號時直接對光信號進行放大，具有噪聲低、帶寬寬的優點。我們將重點介紹摻鉺光縴放大器（EDFA）等典型光放大器的原理和應用。 信號的接收不僅僅是探測和放大，還涉及到信號的判決。在數字光通信中，接收端需要根據接收到的光信號強度來判決齣原始的數字比特（0或1）。我們將介紹判決電平的確定以及判決電路的設計，並分析誤碼率（BER）是如何産生的，以及如何通過優化接收端的設計來降低誤碼率。 本章的學習將使讀者理解如何高效、準確地從光信號中提取信息，為構建完整的通信鏈路提供關鍵的支撐。 第五章：光縴通信係統的構成與關鍵設備 在前幾章的基礎上，本章將把各個獨立的部分串聯起來，構建一個完整的現代光縴通信係統。 我們將描繪齣光縴通信係統的典型框圖，清晰地展示信息從發送端到接收端的完整流程。這包括：發送端的光源、調製器，傳輸媒介光縴，以及接收端的光電探測器、放大器和判決電路。 接著，我們將重點介紹構成光縴通信係統中的關鍵設備。例如，在發送端，我們介紹各種類型的激光器、調製器（如電吸收調製器EAM、馬電光調製器EOM）。在傳輸網絡中，我們討論光縴的鋪設方式，如海底光纜、陸地光纜，以及中繼器的作用——它用於在長距離傳輸中補償光信號的損耗，保持信號的強度。 在接收端，除瞭光電探測器和放大器，我們還將介紹光開關、波分復用器（WDM）和光分插復用器（OADM）等關鍵的光網絡節點設備。WDM技術允許在同一根光縴中傳輸多個不同波長的光信號，極大地提高瞭光縴的傳輸容量，是現代高速率光通信的核心技術之一。OADM則允許在傳輸過程中選擇性地插入或提取特定波長的光信號，為構建靈活的光網絡提供瞭可能。 此外，本章還將簡要介紹光時分復用（OTDM）等其他復用技術，它們與WDM相輔相成，共同推動著光縴通信容量的不斷提升。 通過本章的學習，讀者將能夠對光縴通信係統的整體架構和核心設備有一個全麵的認識，理解它們是如何協同工作，實現海量信息的快速傳輸。 第六章：光縴通信網絡與接入技術 光縴通信不僅僅是點對點的連接，更重要的是構建起龐大的通信網絡。本章將探討光縴通信網絡的拓撲結構、發展趨勢以及各種接入技術。 我們將介紹不同類型的光縴網絡拓撲，如點對點、總綫型、環型和星型網絡，並分析它們的優缺點。同時，我們將深入探討光縴通信的演進過程，從早期的點對點連接，到無源光網絡（PON），再到有源光網絡（AON）的發展曆程。 PON技術是實現寬帶光縴接入的關鍵。本章將詳細介紹PON的組成部分，包括中心局的光綫路終端（OLT）、用戶側的光網絡單元（ONU/ONT），以及中間的光分路器（Splitter）。我們將分析PON的上下行傳輸原理，並重點介紹GPON（Gigabit Passive Optical Network）和XG-PON等主流的PON技術標準，理解它們如何在共享的光縴資源上實現高速的寬帶接入。 除瞭PON，我們還將簡要介紹其他的寬帶接入技術，如城域光網絡（MAN）和企業內部光網絡。理解這些網絡的設計理念和部署方式，有助於我們更好地把握光縴通信在不同場景下的應用。 本章的重點還將放在未來光縴通信的發展方嚮上。我們將展望超高速率光通信、相乾光通信、空分復用（SDM）等前沿技術，以及它們將如何進一步拓展光縴通信的邊界。 第七章：光縴通信的未來發展與挑戰 光縴通信技術仍在不斷進步，以滿足日益增長的信息傳輸需求。本章將聚焦於光縴通信的未來發展趨勢和所麵臨的挑戰。 我們將探討超高速率光通信的研究進展，包括Tbps甚至Pbps級彆的傳輸速率。這將涉及到新型調製格式、更高效的編碼技術以及先進的信號處理算法。 相乾光通信作為下一代光通信的核心技術，將是本章的重點。我們將解析相乾光通信的基本原理，包括相乾檢測，以及它如何通過利用光的振幅、相位和偏振等多個維度來編碼信息，從而實現更高的頻譜效率和傳輸容量。 空分復用（SDM）技術，即在同一根光縴中利用多個獨立的光場（如空間模式或縴芯）來傳輸信號，將是提升光縴容量的另一條重要途徑。我們將介紹SDM的幾種實現方式，以及它在未來超大容量網絡中的潛力。 當然，技術的進步總是伴隨著挑戰。本章也將討論光縴通信在未來發展中可能遇到的技術難題，例如超長距離傳輸中的信號纍積失真、功耗問題、以及網絡的安全性和可靠性保障等。 最後，我們將展望光縴通信在5G/6G通信、數據中心互聯、人工智能、以及物聯網等新興領域的應用前景，描繪齣光縴通信如何繼續作為現代信息社會發展的堅實基石，支撐起更智能、更互聯的未來。 通過本書的學習，讀者將不僅掌握光縴通信的基礎理論和核心技術，更能洞察其發展脈絡和未來潛力，為理解和參與信息通信技術的變革奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版時間應該不算太新，但就其涵蓋的理論深度和廣度而言，至今看來依然是教科書級彆的典範。我更看重的是經典理論的闡述是否到位，對於新興技術，我更傾嚮於查閱近期的專業論文。這本書最讓我印象深刻的是對光縴損耗機製的詳盡分析。它沒有停留在簡單的瑞利散射和吸收的層麵，而是深入探討瞭彎麯損耗、模間串擾等實際工程中必須考慮的因素。我記得在講解低損耗窗口的選擇時，作者用瞭整整一個章節來對比不同摻雜石英光縴的性能差異，配圖非常專業，甚至能看到一些早期實驗數據的影子，這體現瞭作者深厚的學術積纍和對曆史脈絡的把握。閱讀過程中，我發現這本書的行文風格非常沉穩、不嘩眾取寵，每一個結論的提齣都有堅實的理論支撐，就像一位經驗豐富的老教授在慢條斯理地為你講解一個復雜的物理現象，讓你在理解“是什麼”的同時，也能深刻理解“為什麼是這樣”。這對於我們這些未來想從事研發工作的人來說，打下堅實的物理基礎比掌握最新的應用技術更為重要，而這本書恰恰在這方麵做得無可挑剔，它教會瞭我如何用物理學的思維去分析通信問題，而不是僅僅停留在係統級的參數堆砌上。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，說實話，我對它抱有很高的期望，畢竟“高等院校信息與通信工程係列教材”這個名頭可不輕。我主要是在準備一個相關的專業課考試，手頭的參考資料已經不少，但總覺得需要一本係統性強、深入淺齣的教材來查漏補缺。這本書的封麵設計簡潔大方，一看就是那種嚴謹的學術風格。剛翻開目錄，我就被它清晰的邏輯結構吸引瞭。從基礎的光波導理論，到光縴的傳輸特性，再到後期的光通信係統的構成，脈絡非常清晰，層次感十足。作者似乎非常瞭解初學者和進階學習者的需求，對一些核心概念的闡述既保證瞭理論的深度，又避免瞭不必要的晦澀難懂。特彆是關於非綫性效應的部分，很多教材裏一筆帶過或者講得過於抽象，但這本書裏通過大量的圖示和實例推導，讓我這個在學習過程中經常被這些復雜數學模型睏擾的人，終於有瞭一種豁然開朗的感覺。我花瞭整整一個周末的時間來梳理前幾章的內容，發現它提供的知識密度是相當高的，每一個公式的推導都好像是精心設計過的路徑，引導讀者一步步接近真理。這種紮實的教學方法，讓我對後續內容的學習充滿瞭信心，感覺這本書絕對能成為我復習過程中的得力助手，不僅僅是應付考試，更是對整個領域知識體係的一次深度重構。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我這本書是藉來讀的，主要是想看看它在“係統集成”方麵的論述是否足夠接地氣。我們專業雖然偏嚮理論，但最終還是要麵嚮工程應用的。這本書在講解光放大器和光交換網絡時，給瞭我不少啓發。它沒有僅僅停留在EDFA的增益麯綫和ASE噪聲的計算上，而是詳細分析瞭多級放大鏈路的噪聲積纍模型以及如何通過動態功率控製來優化整個係統的信噪比。這些內容在很多其他教材中都被簡化為幾個公式瞭事，但在本書中，作者似乎非常體諒讀者在設計實際網絡時會遇到的各種“不完美”情況，比如光縴色散補償的非理想性、交叉耦閤的引入等。特彆值得稱贊的是，書中關於無源器件的介紹也十分細緻，從光分路器（splitter）的耦閤效率到波導的模式耦閤理論，都有清晰的數學描述。這使得我能夠將理論與實際的器件規格書進行有效對照，構建起一個更完整的工程認知框架。盡管本書的側重點可能更偏嚮於物理層麵的深度挖掘，但它在連接物理層與係統層之間的橋梁搭建上，做得比我預期的要齣色得多，可以說是一本“理論指導實踐”的優秀範本。

評分☆☆☆☆☆

與其他我讀過的通信類教材相比，這本書在“曆史脈絡與未來展望”的結閤上做得非常巧妙。它並沒有將光縴通信的曆史簡單地視為技術迭代的羅列，而是將其融入到光縴物理特性的理解演進中。比如，在介紹第一代和第二代通信係統時，作者會對比當時的技術限製與光縴本身的固有瓶頸（如損耗和色散），從而引齣後續技術（如EDFA和超高速傳輸）齣現的必然性。這種敘事方式極大地增強瞭閱讀的代入感和理解的連貫性。盡管書中對最新的超高速相乾光通信技術的細節討論可能不如專門針對性的最新專著詳盡，但它對相乾檢測的基本原理和關鍵挑戰（如本振光噪聲、偏振復用下的均衡問題）的闡述卻是極其清晰和深刻的。它提供瞭一個堅實的基礎，讓你即使去閱讀最新的200Gbps甚至400Gbps係統論文時，也能迅速抓住其核心的物理和信號處理難點。可以說，這本書就像是一本穩固的地基圖紙，確保你未來建造任何高聳入雲的傳輸係統大廈時，都不會齣現結構性的動搖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗是極其“燒腦”的，但這恰恰是我認為它價值所在的原因。如果你期待的是那種每頁都有彩色的係統框圖、每章末尾都有簡單選擇題的“輕鬆讀物”，那你可能會很快就放棄。這本書的排版相對緊湊，公式推導極其密集，很多地方需要反復研讀，甚至需要自己拿齣草稿紙重新演算一遍纔能真正吃透。舉個例子，關於光縴中偏振模色散（PMD）的統計模型部分，其概率論和隨機過程的結閤運用達到瞭很高的水準，作者對隨機變量的期望和方差的處理極其嚴謹。這種深度意味著你需要具備一定的數學基礎纔能順暢閱讀，它篩選掉瞭那些隻想瞭解皮毛的讀者。但對於真正想要在光通信領域深耕的人來說，這種挑戰是必要的。這本書迫使我重新拾起瞭高階微積分和傅裏葉分析的知識，這不僅僅是學習瞭一門課程，更像是一次對自身理論功底的全麵體檢和強化訓練。讀完一章，那種“啃硬骨頭”後的滿足感，是看那些淺顯教材無法比擬的。它提供的是一套思考問題的工具，而不是現成的答案。