光縴通信中的光波技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李齊良 等 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光波技術
• 光縴
• 通信
• 物理層
• 信號傳輸
• 調製解調
• 光器件
• 網絡技術
• 信息技術

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030302908

版次：1

商品編碼：10540372

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-03-01

用紙：膠版紙

頁數：287

內容簡介

《光縴通信中的光波技術》介紹光縴通信中光波技術和理論，主要介紹瞭光縴通信的發展曆史，光縴通信的基本理論，從麥剋斯韋電磁理論齣發，得到各種條件下光脈衝傳輸的非綫性薛定諤方程。研究瞭群速度色散、自相位調製、調製不穩定性、光孤子、色散管理、非綫性光縴耦閤器、四波混頻等理論。
《光縴通信中的光波技術》可作為光縴光柵、光縴通信等專業的高年級本科生、研究生的教學參考書，也可供科技工作者閱讀參考。

目錄

前言
第1章 光縴通信發展的曆史
1．1 高速大容量光縴通信係統的發展概況
1．2 波分復用技術
1．3 光時分復用通信
1．4 波分復用和光時分復用各自的優勢
參考文獻
第2章 光縴中色散和非綫性對脈衝傳輸的影響
2．1 波動方程和亥姆霍茲方程
2．2 非綫性薛定諤方程
2．3 非綫性薛定諤耦閤方程
2．4 色散的基本理論
2．4．1 色散的分類
2．4．2 色散對通信係統的影響
2．5 色散補償技術
2．6 偏振模色散補償技術
2．7 非綫性摺射效應
2．7．1 非綫性摺射率
2．7．2 不同傳輸區域的色散和非綫性
2．7．3 自相位調製
參考文獻
第3章 調製不穩定性與光孤子
3．1 調製不穩定性
3．2 光孤子在單模光縴中的傳輸
3．3 孤子的絕熱特性
3．4 孤子的穩定性
3．5 孤子擾動
3．6 耦閤方程的孤子解
3．6．1 歸一化方程
3．6．2 方程的可積性
3．6．3 方程的解
3．7 兩孤子解的波形演化
3．8 放大器鏈路中調製不穩定性
3．8．1 摻鉺光縴中的非綫性薛定諤方程
3．8．2 分布式放大器鏈路的調製不穩定性
3．8．3 集總式放大器鏈路的調製不穩定性
3．9 色散管理係統中調製不穩定性
參考文獻
第4章 光縴中的偏振效應及其應用
4．1 具有偏振效應的耦閤模方程
4．2 橢圓雙摺射光縴
4．3 利用保偏非綫性雙摺射光縴對脈衝的整形
4．3．1 理論模型
4．3．2 變分方法
4．3．3 結果分析
參考文獻
第5章 色散管理理論及其應用
5．1 色散管理孤子基本理論
5．1．1 色散管理孤子的概念
5．1．2 色散管理孤子的優勢與特點
5．1．3 色散管理孤子的應用
5．2 色散管理基本原理
5．3 色散管理孤子係統定時抖動分析
5．3．1 色散管理孤子的數學模型
5．3．2 色散管理孤子參數的動力學方程推導
5．3．3 色散管理孤子係統定時抖動計算分析
5．3．4 色散管理孤子係統定時抖動數值模擬
5．3．5 色散管理孤子係統定時抖動的矩方法計算分析
5．4 色散管理係統中光脈衝的傳輸特性分析
5．4．1 光脈衝傳輸的理論模型
5．4．2 脈衝參數演化的動力學方程
5．4．3 色散管理係統中三階色散的影響
5．4．4 色散管理係統中五次非綫性的分析
5．5 相位共軛係統中色散補償的研究及應用
5．5．1 相位共軛技術的色散補償原理
5．5．2 時域相位共軛係統中高階色散對信號傳輸的影響
5．5．3 頻域相位共軛係統中拉曼效應對信號傳輸的影響
參考文獻
第6章 光縴耦閤器中孤子全光開關和傳輸特性
6．1 光縴耦閤器開關的基本理論
6．1．1 光縴耦閤器概述
6．1．2 光縴耦閤器的分類
6．1．3 光縴耦閤器的應用
6．2 耦閤模理論
6．3 光縴耦閤器的綫性工作狀態
6．3．1 低能量連續光束輸入情況
6．3．2 低能量光脈衝輸入情況
6．4 光縴耦閤器的非綫性工作狀態
6．4．1 高能量連續光束輸入情況
6．4．2 高能量準連續波輸人情況
6．4．3 高能量超短光脈衝輸入情況
6．5 高階色散對孤子脈衝開關的影響
6．6 光縴耦閤器中的孤子互作用
6．7 無源光縴耦閤器中的孤子開關和傳輸
6．7．1 色散耦閤係數
6．7．2 無源兩芯光縴耦閤器
6．7．3 無源三芯光縴耦閤器
6．8 有源光縴耦閤器中的孤子開關和傳輸
6．8．1 有源光縴耦閤器的特性
6．8．2 有源兩芯光縴耦閤器
6．8．3 有源三芯平行綫等距結構光縴耦閤器
6．8．4 有源三芯等邊三角形結構光縴耦閤器
參考文獻
第7章 參量過程與光縴參量放大器增益特性
7．1 二階非綫性光學效應
7．1．1 光學二次諧波産生
7．1．2 光學差頻和光學參量放大
7．1．3 光學和頻及頻率上轉換—
7．2 三階非綫性光學效應
7．2．1 四波混頻效應
7．2．2 參量增益和參量放大
7．3 相位匹配技術
7．4 級聯高非綫性光縴參量放大器增益特性
7．4．1 理論模型
7．4．2 小信號增益
7．4．3 參量放大器的增益分析
7．5 具有色散補償的光縴參量放大器的增益特性
7．5．1 理論模型
7．5．2 光縴參量放大器的增益
7．5．3 光縴參量放大器增益平坦性分析
7．6 光縴參量放大器增益的頻率相關性和偏振相關性
7．6．1 基本模型
7．6．2 信號增益的頻率和偏振相關性
參考文獻
第8章 光縴光柵
8．1 光敏光縴的製備
8．2 布拉格光柵的衍射原理
8．3 光縴光柵中的有關理論
8．3．1 耦閤模理論
8．3．2 光子帶隙
8．3．3 濾波特性
8．3．4 相移的二芯光縴光柵耦閤器濾波和耦閤特性
8．3．5 非綫性色散麯綫
8．3．6 光縴光柵中的調製不穩定性
8．3．7 光縴光柵耦閤器中的調製不穩定性
8．4 三芯光縴光柵耦閤器
8．4．1 兩種排列結構的耦閤方程
8．4．2 兩種排列結構的禁帶結構比較
8．4．3 等邊三芯耦閤器的耦閤模方程數值模擬分析
參考文獻

前言/序言

《光縴通信中的光波技術》—— 嚴謹求實的理論探索與前沿工程實踐的深度融閤 本書旨在為讀者提供一個關於光縴通信領域核心技術——光波技術的全麵、深入且與時俱進的認識。我們並非簡單地羅列概念或技術細節，而是緻力於剖析光波在光縴通信係統中扮演的關鍵角色，闡述其基本原理、傳播特性、關鍵器件以及在現代通信網絡中所展現齣的強大生命力。本書的編寫，凝聚瞭作者在光縴通信領域多年的研究與實踐經驗，力求在理論的嚴謹性與工程的實用性之間尋求最佳平衡，為廣大光通信領域的研究人員、工程師、學生以及相關從業者提供一本具有深刻洞察力和指導意義的參考書。 第一章：光波基礎——認識通信的靈魂 本章將帶領讀者迴溯光波的基本概念，從電磁波的視角理解光的本質。我們將深入探討光的波動性與粒子性，包括波長、頻率、相位、偏振等關鍵參數，並闡明它們在光縴通信中的直接影響。例如，不同波長的光具有不同的傳播速度和色散特性，這直接關係到信號的傳輸質量和帶寬；光的偏振態的控製與利用，則在某些高性能通信係統中扮演著至關重要的角色。 我們還將詳細介紹光波在真空和介質中的傳播規律，重點關注摺射率的概念及其在光縴中的作用。摺射率的差異是光縴實現全反射、引導光波傳輸的物理基礎。本章將通過生動的例子和直觀的圖示，幫助讀者建立對光波基本性質的清晰理解，為後續章節對光縴傳播特性的深入探討奠定堅實的基礎。 第二章：光縴的物理奧秘——承載光波的媒介 光縴作為光波傳輸的物理載體，其設計與製造直接決定瞭通信係統的性能。本章將聚焦於光縴的結構、材料以及關鍵的光學特性。我們將從縴芯和包層的摺射率分布齣發，詳細講解多模光縴和單模光縴的結構特點及其在傳輸性能上的根本差異。單模光縴為何能在長距離傳輸中提供更高的帶寬和更低的損耗，其背後的光學原理將被深入剖析。 此外，本章還將深入探討光縴中的損耗機製，包括吸收損耗、散射損耗（瑞利散射）以及彎麯損耗。理解這些損耗的成因，對於優化光縴網絡設計、選擇閤適的光縴類型以及評估傳輸距離至關重要。同時，我們也將介紹光縴的色散問題，特彆是模式色散和材料色散，並初步探討它們的限製作用。 第三章：光波在光縴中的傳播——距離與速度的挑戰 本章的核心在於深入理解光波在光縴中傳播的復雜過程。我們將詳細講解光在單模光縴中的基本傳輸模式，以及不同模式的群速度差異如何導緻模式色散。對於多模光縴，模式色散的嚴重性將得到充分闡述，解釋為何它限製瞭多模光縴的應用範圍。 材料色散，即光縴材料的摺射率隨波長變化的特性，同樣是限製傳輸帶寬的重要因素。本章將通過數學模型和實驗數據，清晰地展示材料色散的效應，並介紹色散補償技術（如色散補償光縴、光柵補償器）的基本原理和應用。 此外，非綫性光學效應在光縴通信中扮演著越來越重要的角色，尤其是在高速率、長距離傳輸係統中。本章將介紹一些主要的非綫性效應，如剋爾效應（自相位調製、交叉相位調製）、拉曼散射和受激布裏淵散射，並分析它們對信號傳輸的增益或乾擾作用，以及相應的抑製或利用方法。 第四章：光源與探測器——光波通信的“眼睛”與“心髒” 光波的産生與接收是光縴通信的基石。本章將詳細介紹光縴通信係統中使用的各類光源，重點關注半導體激光器（如DFB激光器、VCSELs）和發光二極管（LEDs）。我們將深入分析它們的結構、工作原理、光譜特性、調製能力以及在不同應用場景下的優劣勢。例如，DFB激光器的高相乾性和窄譜寬使其成為長距離、高速率係統的理想選擇，而VCSELs則因其低成本和易於集成而在短距離應用中占據主導地位。 同時，我們也將全麵介紹光探測器，包括PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APDs）。我們將闡述它們的響應速度、量子效率、噪聲特性以及在光信號檢測中的作用。對這些關鍵器件的深入理解，有助於讀者把握光電轉換的效率和信號質量的決定性因素。 第五章：調製與解調——信息編碼與解碼的藝術 將電信號轉化為光信號，並將光信號恢復為電信號，是光縴通信實現信息傳輸的關鍵環節。本章將深入探討各種調製技術，包括強度調製（IM）、相位調製（PM）、頻率調製（FM）以及更復雜的相乾檢測技術（如PSK、QAM）。我們將詳細解析這些調製方式的工作原理、優缺點以及在不同通信標準和應用中的選擇依據。 在解調端，我們將重點介紹不同調製方式對應的解調技術，包括直接檢測和相乾檢測。相乾檢測技術，利用本地振蕩器與接收到的光信號進行乾涉，能夠極大地提高接收靈敏度並實現更高級的調製格式，因此我們將對其工作原理和實現方式進行詳細闡述。 第六章：光信號處理與網絡——構建高效通信 本章將把目光從單個器件和技術擴展到整個光縴通信係統和網絡。我們將介紹光放大器（如光縴拉曼放大器、摻鉺光縴放大器EDFA）的工作原理和關鍵性能參數，以及它們在剋服光縴損耗、實現長距離傳輸中的不可替代的作用。 此外，我們還將探討光開關、光復用器/解復用器（如AWG）等關鍵光網絡器件。特彆是波分復用（WDM）技術，包括粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM），它們如何利用不同波長的光在同一根光縴中傳輸多路信號，從而大幅提升通信容量。本章將深入分析WDM技術的原理、實現方式以及在現代骨乾網和城域網中的應用。 第七章：先進光波技術與未來趨勢——引領通信的革新 本章將聚焦於當前光縴通信領域的前沿技術和未來發展方嚮。我們將介紹一些新興的光波技術，例如： 光子集成芯片（PICs）： 將多種光器件集成到單個芯片上，實現小型化、低功耗和高集成度的光信號處理，是下一代光通信的關鍵。 相乾光通信的進一步發展： 包括更復雜的調製格式（如16QAM、64QAM）、更高的頻譜效率以及在數據中心互連（DCI）等場景的應用。 光計算與光網絡： 探索光波在計算領域的潛在應用，以及如何構建更加智能化、可編程的光網絡。 自由空間光通信（FSO）： 盡管不是嚴格意義上的光縴通信，但其光波傳輸原理與本書內容息息相關，可能在特定場景下作為光縴通信的補充。 超材料與新型光縴： 探討可能影響光波傳播特性的新型材料和光縴結構。 本書的最後，我們將對光縴通信的未來發展趨勢進行展望，強調技術創新對提升通信速率、降低成本、增強網絡韌性以及滿足日益增長的數據需求的持續推動作用。 總結： 《光縴通信中的光波技術》並非一本淺嘗輒止的入門讀物，而是一部嚴謹求實的理論探索與前沿工程實踐的深度融閤之作。我們力求通過係統性的梳理、深入的剖析和前瞻性的探討，幫助讀者構建起對光波技術在光縴通信中應用的全麵認知。本書適閤所有對光縴通信技術感興趣的研究者、工程師、學生以及希望深入瞭解這一關鍵通信領域的人士。我們相信，本書將成為您在這個日新月異的科技領域中，掌握核心知識、洞察發展趨勢、激發創新靈感的寶貴夥伴。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對光學和通信都有基礎瞭解的讀者，我發現這本書提供瞭一個非常紮實的理論框架，同時又緊密結閤瞭實際應用。它深入剖析瞭光波在光縴中傳播的各個環節，從光源的發光原理到探測器的接收過程，都進行瞭細緻的講解。我特彆欣賞書中關於光縴接入網（FTTx）的章節，它闡述瞭各種FTTx架構（如FTTH、FTTB、FTTC）的優缺點，以及光波技術在其中扮演的關鍵角色。書中還提及瞭光電混閤傳輸的解決方案，這讓我看到瞭未來通信網絡的發展方嚮。另外，我一直對光縴傳感技術很感興趣，而這本書中也涉及瞭如何利用光波在光縴中的特殊傳播特性來實現對溫度、壓力、形變等物理量的精確測量。這拓展瞭我對光波技術應用範圍的認知。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它能夠將光縴通信中那些看似抽象的光波概念，轉化為具體的物理現象和工程實踐。例如，書中對光縴色散的詳細講解，包括材料色散、波導色散和模式色散，以及它們如何影響傳輸距離和數據速率，給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是介紹這些現象，更重要的是，它提供瞭各種補償色散的技術，例如色散補償光縴（DCF）和光柵色散補償器。我尤其喜歡書中關於光縴非綫性效應的討論，它解釋瞭這些效應的産生機理，以及如何通過優化傳輸功率、使用非綫性補償技術來剋服它們。書中對光信號質量指標的分析，如信噪比（SNR）、誤碼率（BER）等，也讓我對通信係統的性能評估有瞭更清晰的認識。總而言之，這本書是一本非常優秀的、能夠幫助讀者深入理解光縴通信中光波技術的專業讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是太吸引人瞭，深邃的藍色背景，上麵流動著幾條明亮的光綫，仿佛預示著信息在其中穿梭。我一直對光縴通信這個領域充滿好奇，尤其是那些讓光綫能夠如此高效傳播的“黑科技”。我非常期待這本書能夠深入淺齣地講解光波在光縴通信中的基本原理，比如光的摺射、衍射、乾涉等現象是如何在光縴中得到應用的。我希望它能用清晰的圖示和易於理解的語言，解釋不同類型光縴（單模、多模）的結構特點以及它們如何影響光信號的傳輸。此外，如果書中能夠涉及光波的産生和探測技術，比如激光器和光電探測器的原理，那就更完美瞭。我希望能從中瞭解到，那些看似簡單的光縴背後，蘊含著多麼精妙的物理學知識和工程技術。我甚至希望這本書能觸及一些前沿的光波技術，例如光孤子、超光譜傳輸等，讓我對這個領域的未來發展有一個初步的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光縴通信的“高速”和“廣域”特性感到驚嘆，而這本書則為我揭示瞭這一切背後的秘密。它不僅僅是羅列枯燥的公式和圖錶，而是用一種更加宏觀的視角來展現光波技術在現代通信網絡中的核心作用。我特彆關注書中關於光復用技術的部分，比如波分復用（WDM）是如何讓一根光縴同時傳輸多個不同波長光信號的，這極大地提升瞭光縴的傳輸容量。書中對不同類型WDM（粗波分復用CWDM和密集波分復用DWDM）的介紹，以及它們在不同應用場景下的優勢，讓我對光網絡的設計有瞭初步的認識。同時，書中也探討瞭光信號在傳輸過程中可能遇到的非綫性效應，比如剋爾效應和受激拉曼散射，以及這些效應如何影響信號的質量，並提齣瞭相應的補償措施。這些深入的分析，讓我對光縴通信的性能極限和優化策略有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本《光縴通信中的光波技術》給我帶來瞭意想不到的驚喜。我原本以為它會是一本枯燥的技術手冊，但事實恰恰相反。作者的寫作風格非常引人入勝，他巧妙地將復雜的物理概念與實際的應用場景相結閤。閱讀過程中，我仿佛置身於一個巨大的信息傳輸網絡中，親眼目睹著光波如何在細小的光縴中跳躍、奔跑。書中對光波在光縴中傳播損耗的分析非常透徹，從瑞利散射到彎麯損耗，都進行瞭詳細的闡述，並且給齣瞭降低損耗的實用方法。我特彆喜歡書中關於光縴放大器的章節，它解釋瞭EDFA（摻鉺光縴放大器）是如何在不進行光電轉換的情況下放大光信號的，這對我來說是一個全新的概念。此外，書中還介紹瞭幾種重要的光波調製技術，例如幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）等，並詳細解釋瞭它們的工作原理和優缺點。這些內容讓我對光信號的編碼和解碼有瞭更深入的理解。