光纤通信中的光波技术 李齐良 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：29658887101

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：

页码：

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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前言
章　光纤通信发展的历史
　1.1　高速大容量光纤通信系统的发展概况
　1.2　波分复用技术
　1.3　光时分复用通信
　1.4　波分复用和光时分复用各自的优势
　参考文献
第2章　光纤中色散和非线性对脉冲传输的影响
　2.1　波动方程和亥姆霍兹方程
　2.2　非线性薛定谔方程
　2.3　非线性薛定谔耦合方程
　2.4　色散的基本理论
　　2.4.1　色散的分类
　　2.4.2　色散对通信系统的影响
　2.5　色散补偿技术
　2.6　偏振模色散补偿技术
　2.7　非线性折射效应
　　2.7.1　非线性折射率
　　2.7.2　不同传输区域的色散和非线性
　　2.7.3　自相位调制
　参考文献
第3章　调制不稳定性与光孤子
　3.1　调制不稳定性
　3.2　光孤子在单模光纤中的传输
　3.3　孤子的绝热特性
　3.4　孤子的稳定性
　3.5　孤子扰动
　3.6　耦合方程的孤子解
　　3.6.1　归一化方程
　　3.6.2　方程的可积性
　　3.6.3　方程的解
　3.7　两孤子解的波形演化
　3.8　放大器链路中调制不稳定性
　　3.8.1　掺铒光纤中的非线性薛定谔方程
　　3.8.2　分布式放大器链路的调制不稳定性
　　3.8.3　集总式放大器链路的调制不稳定性
　　3.9色散管理系统中调制不稳定性
　参考文献
第4章　光纤中的偏振效应及其应用
　4.1　具有偏振效应的耦合模方程
　4.2　椭圆双折射光纤
　4.3　利用保偏非线性双折射光纤对脉冲的整形
　　4.3.1　理论模型
　　4.3.2　变分方法
　　4.3.3　结果分析
　参考文献
第5章　色散管理理论及其应用
　5.1　色散管理孤子基本理论
　　5.1.1　色散管理孤子的概念
　　5.1.2　色散管理孤子的优势与特点
　　5.1.3　色散管理孤子的应用
　5.2　色散管理基本原理
　5.3　色散管理孤子系统定时抖动分析
　　5.3.1　色散管理孤子的数学模型
　　5.3.2　色散管理孤子参数的动力学方程推导
　　5.3.3　色散管理孤子系统定时抖动计算分析
　　5.3.4　色散管理孤子系统定时抖动数值模拟
　　5.3.5　色散管理孤子系统定时抖动的矩方法计算分析
　5.4　色散管理系统中光脉冲的传输特性分析
　　5.4.1　光脉冲传输的理论模型
　　5.4.2　脉冲参数演化的动力学方程
　　5.4.3　色散管理系统中三阶色散的影响.
　　5.4.4　色散管理系统中五次非线性的分析
　5.5　相位共轭系统中色散补偿的研究及应用
　　5.5.1　相位共轭技术的色散补偿原理
　　5.5.2　时域相位共轭系统中高阶色散对信号传输的影响
　　5.5.3　频域相位共轭系统中拉曼效应对信号传输的影响
　参考文献
第6章　光纤耦合器中孤子全光开关和传输特性
　6.1　光纤耦合器开关的基本理论
　　6.1.1　光纤耦合器概述
　　6.1.2　光纤耦合器的分类
　　6.1.3　光纤耦合器的应用
　6.2　耦合模理论
　6.3　光纤耦合器的线性工作状态
　　6.3.1　低能量连续光束输入情况
　　6.3.2　低能量光脉冲输入情况
　6.4　光纤耦合器的非线性工作状态
　　6.4.1　高能量连续光束输入情况
　　6.4.2　高能量准连续波输人情况
　　6.4.3　高能量超短光脉冲输入情况
　6.5　高阶色散对孤子脉冲开关的影响
　6.6　光纤耦合器中的孤子互作用
　6.7　无源光纤耦合器中的孤子开关和传输
　　6.7.1　色散耦合系数
　　6.7.2　无源两芯光纤耦合器
　　6.7.3　无源三芯光纤耦合器
　6.8　有源光纤耦合器中的孤子开关和传输
　　6.8.1　有源光纤耦合器的特性
　　6.8.2　有源两芯光纤耦合器
　　6.8.3　有源三芯平行线等距结构光纤耦合器
　　6.8.4　有源三芯等边三角形结构光纤耦合器
　参考文献
第7章　参量过程与光纤参量放大器增益特性
　7.1　二阶非线性光学效应
　　7.1.1　光学二次谐波产生
　　7.1.2　光学差频和光学参量放大
　　7.1.3　光学和频及频率上转换
　7.2　三阶非线性光学效应
　　7.2.1　四波混频效应
　　7.2.2　参量增益和参量放大
　7.3　相位匹配技术
　7.4　级联高非线性光纤参量放大器增益特性
　　7.4.1　理论模型
　　7.4.2　小信号增益
　　7.4.3　参量放大器的增益分析
　7.5　具有色散补偿的光纤参量放大器的增益特性
　　7.5.1　理论模型
　　7.5.2　光纤参量放大器的增益
　　7.5.3　光纤参量放大器增益平坦性分析
　7.6　光纤参量放大器增益的频率相关性和偏振相关性
　　7.6.1　基本模型
　　7.6.2　信号增益的频率和偏振相关性
　参考文献
第8章　光纤光栅
　8.1　光敏光纤的制备
　8.2　布拉格光栅的衍射原理
　8.3　光纤光栅中的有关理论
　　8.3.1　耦合模理论
　　8.3.2　光子带隙
　　8.3.3　滤波特性
　　8.3.4　相移的二芯光纤光栅耦合器滤波和耦合特性
　　8.3.5　非线性色散曲线
　　8.3.6　光纤光栅中的调制不稳定性
　　8.3.7　光纤光栅耦合器中的调制不稳定性
　8.4　三芯光纤光栅耦合器
　　8.4.1　两种排列结构的耦合方程
　　8.4.2　两种排列结构的禁带结构比较
　　8.4.3　等边三芯耦合器的耦合模方程数值模拟分析
　参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《光波的奥秘：揭示现代通信的脉搏》 这是一个关于光波的神奇旅程，一段关于技术革新如何塑造我们沟通方式的深刻剖析。当我们谈论现代信息社会，从指尖轻触屏幕瞬间跨越万里的信息传递，到支撑起庞大互联网和全球经济命脉的数字洪流，其背后都跳动着一个共同的、闪耀的脉搏——光波。本书并非局限于某一特定教材或理论框架，而是以一种更为广阔的视野，带领读者一同探索光波的本质，理解它如何在通信领域扮演着至关重要的角色，以及由此催生的革命性技术如何改变着我们的世界。 第一章：光波的起源与物理本质——从经典到现代的认知跃迁 在踏入现代光波通信的殿堂之前，我们必须先回溯光的历史，理解其深邃的物理根源。本章将从古人对光的朴素认识出发，层层递进，直至现代物理学对光波本质的深刻揭示。我们将探讨光的波动说和粒子说的演变，了解电磁波理论如何统一了电、磁、光，赋予光波一个清晰的物理画像。 光的粒子性与波动性之争： 从牛顿的微粒说，到惠更斯、托马斯·杨、菲涅尔的波动理论，再到麦克斯韦的电磁场理论，光是粒子还是波的争论贯穿了科学史。我们将深入分析双缝干涉、衍射等经典实验，揭示光波的干涉和衍射特性，展现其波的本质。同时，也不会回避光电效应等现象，引出量子力学中光的另一面——光子。 电磁频谱的宏伟图景： 光波并非孤立的存在，而是电磁频谱中的一部分。本章将介绍可见光、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等不同波段的电磁波，并重点聚焦于在通信领域发挥关键作用的近红外波段。理解不同波段的性质差异，有助于我们认识为何某些波段更适合作为通信媒介。 光波的传播特性： 光在不同介质中的传播速度、折射、反射等基本光学现象，是理解光波通信的基础。我们将讨论光的衍射、散射，以及在非均匀介质中的复杂传播行为。这些基础知识将为后续深入探讨光纤传输损耗和色散奠定坚实的基础。 第二章：点亮信息之路——光纤通信的诞生与发展 光纤通信的出现，堪称信息时代的一场静默革命。它以近乎光速的速度，实现了前所未有的信息传输容量和效率。本章将追溯光纤通信的起源，探索其关键技术的发展历程，以及它如何一步步从实验室走向现实，成为全球通信网络不可或缺的基石。 从电缆到光纤的跨越： 回顾传统的铜线通信的局限性，例如带宽窄、损耗大、易受电磁干扰等。对比之下，光纤作为一种全新的传输介质，其巨大的带宽、极低的损耗、不受电磁干扰的特性，展现出压倒性的优势，预示着通信技术的飞跃。 光纤的结构与原理： 深入剖析光纤的构成，包括纤芯、包层和涂覆层。重点讲解光在光纤中传输的原理——全内反射。我们将解释纤芯与包层的折射率差是如何决定光信号的传输路径，以及不同类型的光纤（如单模光纤和多模光纤）在传输特性上的差异，并探讨其各自的应用场景。 光信号的产生与检测： 光纤通信离不开光源和探测器。本章将介绍激光器和发光二极管（LED）作为光信号的产生源，分析它们的工作原理、光谱特性和调制能力。同时，也将阐述光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等光电探测器，它们如何将微弱的光信号转化为电信号，完成信息的接收。 光纤通信系统的基本构成： 勾勒出一条完整的光纤通信链路，包括光发送端、光传输介质（光纤）、光接收端。我们将简要介绍光电转换、电光转换、信号的编码与解码等环节，让读者对整个信息传输流程有一个整体的认识。 第三章：穿梭时空的信使——光波在现代通信中的应用 光波通信早已超越了简单的点对点传输，它已经渗透到我们生活的方方面面，构建起现代社会的数字神经系统。本章将聚焦于光波通信的广泛应用，揭示它如何赋能高速互联网、构建全球通信网络，以及在更前沿的领域发挥着不可替代的作用。 互联网的骨骼——骨干网与城域网： 详细阐述光纤通信如何支撑起庞大的互联网骨干网，实现跨洲际、跨洋的信息高速公路。同时，也将探讨在城市范围内，光纤网络（FTTH, FTTC等）如何将超高速网络接入家庭和企业，彻底改变我们的上网体验。 瞬息千里——长途通信与海底光缆： 聚焦于长途通信的挑战，以及海底光缆在全球通信网络中的关键地位。我们将介绍海底光缆铺设的艰辛与技术挑战，以及它如何实现全球信息流动的畅通无阻，成为国家间信息交流的重要纽带。 无线通信的延伸——光纤到基站： 探讨4G、5G甚至未来6G通信技术与光纤通信的紧密联系。光纤作为前传网络和回传网络的关键组成部分，如何将基站连接到核心网，支撑起海量移动数据的传输，保障高速无线网络的稳定运行。 数据中心的动脉——高速互联： 在爆炸式增长的数据时代，数据中心的光纤互联至关重要。本章将介绍数据中心内部的高密度、高带宽光连接，如何支持服务器之间、服务器与存储之间的高速数据交换，是现代云计算和大数据技术得以实现的基础。 第四章：超越边界的探索——光波技术的未来展望 随着科技的不断进步，光波通信技术也在持续演进，不断突破现有技术的瓶颈，探索更广阔的应用前景。本章将展望光波通信的未来发展趋势，勾勒出更加激动人心的技术图景。 更高容量与更远距离： 探讨如何通过更先进的调制技术、更高效的复用技术（如波分复用WDM的进一步发展），以及更高性能的光器件，实现光纤通信容量的指数级增长，以及传输距离的进一步拓展。 自由空间光通信： 除了光纤，光波还可以穿越自由空间进行通信。本章将介绍自由空间光通信（FSOC）的技术原理、优势与挑战，以及其在卫星通信、无人机通信、城际短距离通信等领域的潜在应用。 光计算与量子通信： 探索光波在计算领域的可能性，例如光计算的进展，以及光波在量子通信中的独特优势。量子通信有望实现真正意义上的不可窃听通信，为信息安全带来革命性的变革。 与其他技术的融合： 展望光波通信与其他前沿技术（如人工智能、物联网、边缘计算）的深度融合，将如何催生出更多创新应用，构建更加智能化、互联化的未来社会。 本书旨在以清晰的脉络，从基础理论到实际应用，再到未来展望，全方位地展现光波技术在通信领域的重要性和无限潜力。它将带领您领略光波穿越数字洪流的壮丽图景，理解现代通信的脉搏如何因光波而跳动得如此有力而高效。无论您是信息技术领域的专业人士，还是对科技发展充满好奇的探索者，本书都将为您打开一扇通往光波技术精彩世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量，是其专业性之外的另一大亮点。在涉及复杂光路结构和器件原理时，那些手工绘制的示意图清晰、准确，每一个元件的相对位置和信号流向都标注得一清二楚，极大地弥补了纯文字描述的不足。与市面上一些图示模糊不清、难以分辨细节的书籍相比，这本书在视觉呈现上做到了极致的专业化处理。此外，书中的术语一致性做得非常好，从头到尾对关键概念都保持了统一的称谓和符号，这对于需要反复查阅和引用的读者来说，极大地减少了因术语混淆而产生的学习障碍。排版上，合理的行间距和字体选择，使得长时间阅读也不会感到视觉疲劳，体现了出版方对知识传播媒介细节的重视，这在技术书籍中往往是被忽视的一环，但对学习体验却有着决定性的影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书最值得称道的一点，是它对于工程实践中“为什么”的深入探究，而非仅仅停留在“是什么”的描述。很多理论书籍会详细介绍某个算法或器件的工作原理，但很少会深入剖析在真实世界中，工程师们是如何权衡不同方案的优劣，以及做出取舍的背后所依据的经济性、可靠性和可制造性考量。这本书在讨论特定光纤技术方案时，总会穿插一些“旁白”，类似于资深专家的经验分享，解释某些在教科书中被简化或忽略的实际限制条件。例如，它会讨论某一特定光纤类型在长距离传输中，面对温度变化和机械应力时的实际表现，以及如何通过优化连接点来保证系统的长期稳定性。这种高度的“实用主义”视角，极大地提升了这本书的价值，让读者感觉自己读的不仅仅是一本理论著作，更是一份结合了理论洞察与现场智慧的工程指南，对于志在从事光通信研发与维护工作的专业人员而言，是不可多得的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得恰到好处，它懂得何时需要放慢脚步，详细论证；何时又需要快速推进，概括总结。在介绍一些基础概念时，作者似乎扮演了一位经验丰富、耐心十足的导师，不厌其烦地从最基本的物理定律出发，确保读者打下扎实的基础。然而，当进入到系统集成和性能评估部分时，节奏明显加快，信息密度陡增，要求读者调动起之前积累的所有知识储备进行综合运用。这种“张弛有度”的写作策略，使得读者在学习过程中既不会因为过于简单的内容感到枯燥乏味，也不会在面对复杂难题时感到压力过大而放弃。它成功地在“学术深度”与“可读性”之间找到了一个精妙的平衡点，这使得这本书不仅适合作为正规课程的教材，也同样适合那些希望自学并深入掌握该领域的业界人士。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很有特色，封面采用了沉稳的深蓝色调，配上抽象的光路图腾，透露出一种专业而又深邃的学术气息。初次翻阅时，最引人注目的是它清晰的章节划分和逻辑严密的结构布局。作者显然在内容组织上下了很大功夫，从基础的光学原理娓娓道来，逐步深入到复杂的系统实现层面，仿佛在为读者铺设一条平坦而坚实的知识阶梯。特别是对几个核心理论的推导过程，讲解得非常详尽，即便是初次接触这些概念的读者，也能通过细致的图示和步步为营的数学推导，抓住问题的本质。这本书的行文风格非常严谨，用词精准，极少出现含糊不清的表述，这对于需要精确理解技术细节的工程师或研究生来说，无疑是一大福音。它不像某些教科书那样堆砌概念，而是注重原理与应用的结合，每一章节的末尾似乎都在邀请读者思考如何将这些理论应用于实际工程场景中，这种引导性极强的叙事方式，让人在学习过程中始终保持着探索的热情，而不是单纯的知识接收。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻，它不仅仅停留在理论层面的介绍，更难能可贵的是对前沿研究动态的及时追踪和系统性梳理。我尤其欣赏其中对于新型传输介质和调制格式的探讨，作者并没有回避那些尚未完全成熟但极具潜力的技术方向，而是用一种审慎而客观的态度进行了剖析，这使得这本书不仅具有很高的教学价值，同时也成为了一个极佳的研究参考资料库。阅读过程中，我多次被一些精妙的类比和直观的解释所折服，这些技巧极大地降低了理解高深物理现象的认知门槛。例如，在解释光纤中非线性效应时，作者构建的物理图像非常生动，使得原本枯燥的数学方程背后蕴含的物理意义跃然纸上。这种将复杂的学术内容转化为易于理解的知识块的能力，是衡量一本优秀技术著作的重要标准，而这本书无疑达到了很高的水准。