光縴通信係統(修訂版) 顧畹儀李國瑞作 9787563512997 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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顧畹儀李國瑞作 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 通信工程
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• 李國瑞
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齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563512997

商品編碼：29571819878

包裝：平裝

齣版時間：2013-04-01

基本信息

書名：光縴通信係統(修訂版)

定價：48.00元

作者：顧畹儀李國瑞作

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2013-04-01

ISBN：9787563512997

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.699kg

編輯推薦

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輸的方嚮發展，支撐大容量WDM長距離傳輸的各種技術成為新的研究熱點。本書自1999年作為“普通高等教育‘九五′***重點教材”和“麵嚮21．世紀課程教材”齣版以來，受到廣大讀者的關注和好評，連續8次印刷，發行量達到3萬冊。為瞭能夠反映光縴通信當前的發展水平，顧畹儀和李國瑞對《光縴通信係統》進行瞭修訂而編著瞭《修訂版普通高等教育十一五***規劃教材:光縴通信係統》。在這次修訂中，保留瞭原書前3章的基本理論體係，同時，根據光縴通信的**發展情況改寫瞭“光縴通信係統”、“wDM光網絡”和“WDM長距離光縴傳輸的支撐技術”3章。

內容提要

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顧畹儀和李國瑞編著的《修訂版普通高等教育十一五*規劃教材:光縴通信係統》係統地介紹瞭光縴的傳輸理論；半導體激光器的工作原理 、性質，光源的直接調製和間接調製；光接收機的組成，噪聲的分析和接收機靈敏度的計算；單信道和WDM數字光縴傳輸係統的組成、關鍵技術和總 體設計；光網絡的發展概況和類型，光傳送網和自動交換光網絡的結構、原理、關鍵技術和應用；大容量長距離光縴傳輸中的影響因素及其支撐技 術等。本書力求理論上的係統性、技術上的時 新性和應用上的實用性。《修訂版普通高等教育十一五*規劃教材:光縴通信係統》可作為 信息通信類和電子科學與技術類碩士研究生教材，也可供重點院校的本科生使用，或作為相關科技工作者的參考用書。

目錄

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緒 論

章 光縴的傳輸理論

1．1 光縴的基本性質

1．1．1 光縴的結構、分類和光的傳輸

1．1．2 光縴的傳輸性質

1．2 介質平闆波導

1．2．1 基本波導方程式

1．2．2 對稱介質平闆波導的傳輸模式

1．2．3 介質闆波導中的多模群時延

1．3 階躍摺射率光縴的模式理論

1．3．1 圓柱坐標係中的波導方程式

1．3．2 階躍摺射率光縴中波動方程的解

1．3．3 近似解——LP模

1．4 漸變摺射率光縴的近似分析

1．4．1 漸變摺射率光縴的近似解

1．4．2 漸變摺射率光縴特性的wKBJ法分析

1．5 單模光縴

1．5．1 單模光縴的基本分析

1．5．2 單模光縴的結構

1．5．3 單模光縴的頻率色散

1．5．4 單模光縴的極化

1．5．5 單模光縴的發展與演變

小結

習題

第2章 光源和光調製

2．1 激光原理的基礎知識

2．1．1 原子能級的躍遷

2．1．2 半導體中載流子的統計分布

2．1．3 PN結的能帶

2．2 半導體激光器和發光二極管

2．2．1 半導體激光器

2．2．2 F—P腔半導體激光器的結構與分類

2．2．3 量子阱半導體激光器

2．2．4 分布反饋激光器

2．2．5 發光二極管

2．3 半導體激光器的模式性質

2．3．1 厄密一高斯模式的解

2．3．2 激光器的縱模

2．3．3 激光器的橫模

2．4 半導體激光器的瞬態性質

2．4．1 瞬態過程

2．4．2 速率方程組及其解

2．4．3 自脈動現象

2．5 半導體激光器的直接調製和光發射機

2．5．1 光源的調製方式

2．5．2 光源的直接調製原理

2．5．3 激光發射機

2．6 光源的間接調製

2．6．1 電光調製

2．6．2 聲光調製

2．6．3 磁光調製

2．6．4 波導調製器和電吸收調製器

小結

習題

第3章 光接收機

3．1 光電檢測器

3．1．1 光電二極管

3．1．2 雪崩光電二極管

3．2 放大器及其電路的噪聲

3．2．1 噪聲分析的一般方法

3．2．2 放大器輸人端的噪聲源

3．2．3 場效應管和雙極晶體管的噪聲源

3．2．4前置放大器的設計

3．3 光電檢測過程的統計性質及靈敏度的計算

3．3．1 靈敏度計算的一般方法

3．3．2 雪崩光電檢測過程的統計分布

3．3．3 接收機靈敏度的計算方法

3．4 靈敏度計算的高斯近似法

3．4．1 光電檢測器散粒噪聲的計算

3．4．2 高斯近似計算公式及其推導過程

3．4．3 接收機靈敏度與z，B，a，EXT等因素的關係

3．4．4 高斯近似計算的誤差估計

3．4．5 激光器和光縴係統的噪聲

3．5 光接收機的均衡網絡、自動增益控製電路和再生電路

3．5．1 碼間乾擾問題與均衡濾波電路

3．5．2 接收機的動態範圍和自動增益控製電路

3．5．3 再生電路

小結

習題

第4章 光縴通信係統

4．1 數字光縴通信係統

4．1．1 數字光縴通信係統的組成

4．1．2 係統性能及其測試

4．2 光同步數字傳輸網

4．2．1 SDH的幀結構

4．2．2 SDH的復用映射結構

4．2．3 SDH傳送網的網絡結構

4．3 光縴通信係統的總體設計

4．3．1 係統的總體考慮

4．3．2 設計方法

4．3．3 功率預算和色散預算

4．4 光放大器

4．4．1 光放大器的發展概況與基本類型

4．4．2 EDFA的工作原理和基本性能

4．4．3 光縴喇曼放大器

4．5波分復用係統

4．5．1 WDM光縴通信係統的構成和概況

4．5．2 復用、解復用器件

4．5．3 WDM係統的設計

4．5．4 相乾光通信

4．6 模擬光縴通信係統

4．6．1 SCM光波係統的基本組成和調製方式

4．6．2 SCM光波係統的非綫性失真

4．6．3 SCM光縴通信係統中非綫性失真的補償

小結

習題

第5章 WDM光網絡

5．1 光交換技術

5．1．1 空分光交換

5．1．2 時分光交換

5．1．3 波分光交換

5．1．4 復閤光交換

5．2 光網絡的發展概況和網絡類型

5．2．1 分組光交換網絡

5．2．2 WDM光網絡

5．2．3 光標記交換

5．2．4 光突發交換技術

5．3 全光通信網

5．3．1 光傳送網的體係結構

5．3．2 光交叉連接節點結構

5．3．3 光分插復用器和wDM環形自愈網

5．3．4 格形網和路由波長優化算法

5．3．5 WDM全光網中的同頻串擾

5．4自動交換光網絡

5．4．1 ASON網絡體係結構

5．4．2 ASON網絡控製平麵結構

5．4．3 ASON中的路由問題

5．4．4 ASON在城域網絡的應用

5．5 接入光網絡

5．5．1 混閤光縴同軸型接入網

5．5．2 無源光網絡

5．5．3 有源光網絡

5．6 光時分復用技術

小結

習題

第6章 WDM長距離光縴傳輸的支撐技術

6．1 WDM長距離光縴傳輸係統及其支撐技術概述

6．1．1 大容量、長距離光縴傳輸係統概況

6．1．2 大容量、長距離光縴傳輸係統的主要支撐技術

6．2 非綫性光學效應及其對光縴通信的影響

6．2．1 非綫性光學效應

6．2．2 受激散射及其對光縴通信的影響

6．2．3 非綫性摺射率調製引起的非綫性光學效應

6．2．4 非綫性光學效應的抑製

6．2．5 光孤子通信

6．3 色散補償技術

6．3．1 單模光縴中的色散

6．3．2 半導體激光器的調製特性

6．3．3 色散補償方案

6．4 新型調製格式

6．4．1 新型調製格式的類型

6．4．2 載波抑製Rz調製格式

6．4．3 DPSK調製格式

小結

習題

附錄

附錄1貝塞爾方程及其性質

附錄2兩平行介質波導中簡並模的耦閤

參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代通信的基石：光縴通信係統 光縴通信，作為一種革命性的信息傳輸方式，已深刻地改變瞭我們溝通、獲取信息乃至整個社會運轉的模式。它以光波為載體，通過縴細的玻璃或塑料縴維傳輸數據，相較於傳統的銅綫通信，具備瞭前所未有的帶寬、速度、傳輸距離以及抗乾擾能力。如今，我們享受到的高速互聯網、高清視頻、實時通信，都離不開光縴通信係統的強大支撐。 一、 光縴通信係統的基本原理 光縴通信係統的核心在於利用光信號在光縴中以極低的損耗進行傳播。這一過程大緻可以分為以下幾個關鍵環節： 電信號到光信號的轉換（調製）：信息的原始形式通常是電信號。在發送端，需要將這些電信號轉換成能夠控製光波特性的光信號。這個過程稱為調製。調製的方式多種多樣，常見的有強度調製（IM）和相位調製（PM）。強度調製是通過改變光源的輸齣功率來代錶信息，如同開關的通斷；相位調製則是通過改變光的相位來攜帶信息，更為精細。調製器是實現這一轉換的關鍵器件，通常由電光材料或聲光材料製成。 光信號在光縴中的傳輸：調製後的光信號被注入到光縴中。光縴的材質通常是高純度的二氧化矽玻璃，其核心部分（縴芯）的摺射率略高於外層（包層）。這種摺射率的差異使得光綫在縴芯內發生全內反射，就像探照燈的光束在管道中不斷反彈前進一樣，從而實現瞭長距離的傳輸。光縴的種類有很多，根據縴芯直徑和摺射率分布的不同，可以分為多模光縴和單模光縴。多模光縴縴芯較粗，可以傳輸多種模式的光，適閤短距離傳輸。單模光縴縴芯極細，隻能傳輸一種模式的光，具有更低的色散和更低的損耗，是長距離、高速通信的首選。 光信號的放大：雖然光縴的損耗已大大降低，但在長距離傳輸過程中，光信號的功率仍然會衰減。為瞭剋服這種衰減，光縴通信係統需要定期對光信號進行放大。光放大器是實現這一功能的核心設備。其中，摻鉺光縴放大器（EDFA）是目前最廣泛使用的光放大器之一。EDFA利用摻雜瞭稀土元素鉺（Er）的光縴，在泵浦光的激勵下，能夠對傳輸的光信號進行高效放大，而不會顯著改變光信號的頻率和相位，從而保證瞭信號的質量。 光信號到電信號的轉換（解調）：在接收端，傳輸過來的光信號需要被轉換迴原始的電信號，以便後續的處理和應用。這個過程稱為解調。光信號通過光電探測器（如PIN光電二極管或雪崩光電二極管）接收，探測器將接收到的光能轉化為電能。探測器將接收到的光信號轉化為電信號後，還需要經過一係列的信號處理，包括濾波、放大、判決等，最終恢復齣原始的數字信息。 二、 光縴通信係統的關鍵組成部分 一個完整的光縴通信係統，除瞭上述基本原理中的核心環節，還需要多種關鍵器件和子係統的配閤： 光源：提供用於信息傳輸的光波。常見的有激光器（Laser Diode, LD）和發光二極管（Light Emitting Diode, LED）。激光器具有方嚮性好、譜綫窄、功率高等優點，是高速、長距離通信的首選；LED則成本較低，適用於低速、短距離傳輸。 調製器：將電信號加載到光信號上，實現光信號的調製。可以是電吸收調製器（EAM）、電光調製器（EOM）等。 光縴：傳輸光信號的介質。如前所述，有單模光縴和多模光縴之分，根據不同的應用場景選擇。 連接器和接頭：用於將光縴與其他光器件進行連接，確保光信號的順暢傳輸，減少連接損耗。 光放大器：對衰減的光信號進行放大，延長傳輸距離。 光電探測器：將接收到的光信號轉換成電信號。 復用與解復用器：在同一根光縴中傳輸多路信號的技術。最常用的技術是波分復用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）。WDM技術利用不同波長的光信號攜帶不同的信息，通過在發送端將不同波長的光信號復用（疊加）到一根光縴中傳輸，在接收端再通過解復用器將不同波長的光信號分離開。這極大地提高瞭光縴的傳輸容量。 光開關和光交叉連接器：用於實現光信號的路由和切換，可以靈活地重新配置網絡連接。 傳輸管理係統：負責監控、控製和管理整個光縴通信網絡的運行，包括故障檢測、性能監測、配置管理等。 三、 光縴通信係統的優勢與應用 光縴通信係統憑藉其卓越的性能，在當今社會扮演著至關重要的角色： 巨大的帶寬和傳輸容量：光波的頻率極高，理論上可以攜帶的信息量非常巨大。一根細細的光縴，其信息傳輸能力可以超越數萬根銅纜。這意味著我們可以同時傳輸海量的數據，支持高清視頻、大文件下載、多用戶在綫遊戲等對帶寬要求極高的應用。 極高的傳輸速度：光在光縴中的傳播速度接近光速，遠高於電信號在銅綫中的傳播速度。這使得信息能夠以極快的速度在遠距離之間傳輸，大大縮短瞭通信延遲，提升瞭用戶體驗。 超長的傳輸距離：光縴的損耗極低，特彆是在單模光縴中，信號可以傳輸數百甚至數韆公裏而無需中繼放大，遠超銅綫通信的能力。這使得光縴通信能夠連接城市、國傢乃至大陸，構建起全球化的通信網絡。 優異的抗電磁乾擾能力：光縴傳輸使用的是光信號，而不是電信號，因此不受電磁場的乾擾，也不會産生電磁輻射。這在電磁環境復雜的工業、醫療等場所尤為重要，能夠保證通信的穩定性和可靠性。 安全性高：光縴傳輸信號難以被竊聽，因為竊聽者需要破壞光縴或進行物理接入，這會引起信號的明顯衰減，容易被網絡監測發現。 輕便、易於鋪設：與笨重的銅纜相比，光縴更輕便、更細，鋪設更為方便，尤其是在地下管道、海底電纜等環境中。 應用領域廣泛： 互聯網骨乾網：全球互聯網的核心傳輸網絡幾乎完全由光縴構成，支撐著全球信息的高速流動。 接入網：將光縴引入傢庭和企業，實現“光進銅退”，提供高速寬帶上網服務，即我們常說的“光縴到戶”。 電信運營商網絡：構建電話、移動通信等各種通信業務的基礎設施。 數據中心互聯：連接日益增長的數據中心，滿足海量數據的傳輸需求。 有綫電視網絡：提供高清、多頻道電視節目傳輸。 工業控製與自動化：在對實時性、可靠性要求極高的工業環境中，光縴通信保障瞭生産過程的順暢運行。 軍事通信：提供安全、高速、可靠的通信保障。 四、 光縴通信技術的未來發展 盡管光縴通信技術已經取得瞭巨大的成就，但其發展從未止步。未來的發展趨勢主要集中在以下幾個方麵： 更高容量的傳輸：通過更先進的復用技術（如更高密度WDM、空分復用等），以及更高階的調製格式，進一步挖掘光縴的傳輸潛力，提升單根光縴的傳輸容量。 更智能的網絡：引入人工智能和機器學習技術，實現光網絡的自優化、自愈閤，提高網絡的智能化水平和運維效率。 新的傳輸媒介：探索比傳統光縴更具優勢的傳輸介質，如空光通信等，以適應未來更加多樣化的通信需求。 更高效的光器件：開發性能更優異、功耗更低、成本更低的光源、探測器、放大器等器件，推動光通信技術的進步。 麵嚮未來的應用：隨著5G/6G通信、物聯網、人工智能、虛擬現實/增強現實等新興技術的快速發展，對通信係統的帶寬、時延、可靠性提齣瞭更高的要求，光縴通信技術將不斷演進以滿足這些需求。 光縴通信係統，作為現代信息社會不可或缺的基石，正以其強大的生命力和持續的創新力，不斷推動著人類社會的進步和發展。它不僅是連接世界的紐帶，更是驅動未來科技變革的強大引擎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質量令人印象深刻，紙張厚實，印刷清晰，即便是長時間翻閱，眼睛也不會感到明顯的疲勞。我個人對技術書籍的排版有較高的要求，這本書的字體大小適中，行間距也處理得恰到好處，使得閱讀體驗非常流暢。更值得稱贊的是，書中穿插的插圖和示意圖，簡直是教科書級彆的典範。每一張圖都精確地標注瞭關鍵參數和物理結構，對於理解光縴中光束的傳輸模式、耦閤原理以及光器件的工作機製起到瞭畫龍點睛的作用。我之前在自學一些光縴的模場直徑（Mode Field Diameter）和截止波長等概念時，總感覺有些抽象，但翻閱到這本書中關於光縴結構剖析的章節後，那些原本模糊的概念瞬間清晰瞭起來。作者在圖錶的選用和繪製上顯然下瞭大功夫，很多圖示都是原創或經過精心改編的，極大地降低瞭讀者的理解門檻。這種對細節的極緻追求，體現瞭作者在內容編寫上的嚴謹態度和對讀者的尊重，絕對是值得收藏的一本經典教材。

評分☆☆☆☆☆

從學習效果的角度來看，這本書的配套資源和習題設計也值得稱贊。雖然我側重於工程應用，但書本後麵附帶的那些精心設計的思考題和計算練習，確實能有效地檢驗讀者對核心概念的掌握程度。這些習題不僅僅是簡單的公式套用，很多都需要讀者結閤實際的物理情景進行分析和推導，極大地鍛煉瞭讀者的分析綜閤能力。此外，本書在引文和參考文獻的規範性上也做得非常齣色，每一個關鍵的理論突破或實驗數據，都有明確的溯源，這體現瞭作者嚴謹的治學態度。對於希望深入研究某個具體方嚮的讀者，書後的參考書目提供瞭一個絕佳的進一步學習的路徑圖。總的來說，這本書為我提供瞭一個既廣博又深入的學習框架，它不僅解答瞭我現有的疑問，更重要的是，它教會瞭我如何用更係統、更科學的方式去麵對和解決光通信領域內遇到的新問題。這是一本真正能伴隨人職業生涯成長的技術經典。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常沉穩、內斂，透露著一種老一輩專傢學者的風範，沒有時下流行技術書籍那種過度渲染和浮誇的口吻，一切都以事實和嚴密的邏輯為基礎。我發現作者在描述復雜概念時，善於運用類比和曆史背景的介紹，使得讀者能夠理解某項技術的産生並非一蹴而就，而是經曆瞭漫長的技術迭代和理論探索。例如，在講解摻鉺光縴放大器（EDFA）的工作原理時，作者不僅清晰地描述瞭能級躍遷過程，還簡要迴顧瞭它取代傳統光中繼器的曆史意義，這種敘事方式讓知識點更加鮮活和立體。這種深入骨髓的學術底蘊，讓這本書的權威性毋庸置疑。它不像某些快速入門讀物那樣追求“快餐式”的學習體驗，而是鼓勵讀者進行深入的思考和探究，非常適閤那些希望打下堅實理論基礎，以應對未來復雜技術挑戰的學習者。它是一本需要慢品細讀的書，每次重溫都會有新的體會和收獲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，黑白灰的主色調透露著一種嚴謹和專業的氛圍，讓人一看就知道這不是一本輕鬆讀物，而是需要沉下心來鑽研的硬核技術書籍。我剛拿到手的時候，特意翻閱瞭一下目錄，感覺內容編排得非常係統和有邏輯性。從基礎的光波導理論講起，逐步深入到各種光縴的特性、光信號的傳輸損耗與色散，再到光放大器和光器件的原理與應用，體係結構非常完整。作者的文字功底也很紮實，雖然是技術書籍，但並沒有陷入晦澀難懂的公式堆砌，而是力求用清晰的語言解釋復雜的物理現象，這對於初次接觸光縴通信領域的讀者來說，無疑是一大福音。我特彆欣賞它在理論闡述和工程實踐之間的平衡把握，很多章節後麵都附帶有相關的案例分析或工程應用實例，能幫助讀者更好地將書本知識與實際工作聯係起來。這種深入淺齣的講解方式，讓原本枯燥的理論學習過程變得相對容易吸收和理解。我對其中關於非綫性效應處理的部分非常感興趣，作者的處理方式非常到位，既有理論深度，又不失工程實用性，這本書絕對是光通信專業人士案頭必備的工具書，無論是學生備考還是工程師查閱參考，都非常閤適。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有多年光網絡維護經驗的工程師，我更關注的是書中對當前主流光通信技術（比如相乾通信、WDM係統）的深入剖析和前沿展望。這本書在這方麵錶現齣瞭極強的時效性和前瞻性。它不僅詳細迴顧瞭從早期的直檢係統到現在的超大容量、超長距離傳輸技術的演變曆程，更著重探討瞭如何在高密度波分復用（DWDM）網絡中，有效管理和補償各種傳輸損傷，尤其是色散管理和非綫性效應抑製的技術方案。我特彆喜歡其中關於光信道均勻化和功率平衡的論述，這在實際組網中是保證係統穩定性的關鍵。作者對於最新標準和行業發展趨勢的把握非常精準，對於如何在新一代光傳輸網絡中引入新的調製格式和信號處理技術也有獨到的見解。讀完這部分內容，我感覺自己對未來十年光通信技術的發展方嚮有瞭更清晰的認識，它提供的不僅僅是“已知”的知識，更有“應知”的前沿動態，對於希望保持技術領先的同行來說，無疑是一份極具價值的參考資料。