通信光電子器件與係統的測量及仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙同剛等 著

圖書標籤:

• 光電子器件
• 通信係統
• 測量技術
• 仿真技術
• 光通信
• 器件測試
• 係統設計
• 信號處理
• 微波光子學
• 光學工程

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030260970

商品編碼：29738693137

包裝：平裝

齣版時間：2017-07-01

基本信息

書名：通信光電子器件與係統的測量及仿真

定價：45.00元

作者：趙同剛等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-07-01

ISBN：9787030260970

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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導語_點評_推薦詞

內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《光縴通信係統：設計、分析與優化》 一、 引言 光縴通信技術作為現代信息高速公路的基石，其發展速度之快、應用範圍之廣、技術深度之復雜，都令人矚目。從最初的點對點通信，到如今覆蓋全球的寬帶網絡，光縴通信係統經曆瞭翻天覆地的變革。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的視角，理解光縴通信係統的設計原理、性能分析以及優化策略。本書不側重於具體元器件的測量或仿真方法，而是聚焦於整個係統的宏觀運作、關鍵技術環節以及未來的發展趨勢。我們將從光縴通信係統的基本構成齣發，逐步深入到各個子係統的設計考量、性能瓶頸的分析，以及如何通過技術創新和係統優化來提升其整體效能。 二、 光縴通信係統的基本構成與原理 任何復雜係統的理解都始於對其基本構成要素的認知。一個典型的高速光縴通信係統主要包含以下幾個核心部分： 1. 光源 (Light Source): 作為信息載體——光信號的産生者，光源的性能直接關係到係統的傳輸速率、傳輸距離以及誤碼率。我們將會討論目前主流的光源類型，例如半導體激光器（DFB激光器、FP激光器）、光縴激光器等，並分析它們在光電轉換效率、光譜純度、調製帶寬、穩定性等方麵的特點。雖然本書不深入研究器件的測量，但我們將闡述光源的關鍵參數如何影響係統整體性能。 2. 調製器 (Modulator): 將待傳輸的電信號編碼成光信號的載體，調製器的性能決定瞭信息加載的效率和保真度。本書將介紹各種調製技術，如幅度調製 (AM)、頻率調製 (FM)、相位調製 (PM)、以及更先進的數字調製格式，如歸零碼 (RZ)、非歸零碼 (NRZ)、差分相移鍵控 (DPSK)、正交相移鍵控 (QPSK)、以及更高階的QAM調製。我們將探討這些調製格式的優缺點，以及它們對係統頻譜效率、抗噪聲能力的影響。 3. 傳輸介質——光縴 (Optical Fiber): 光信號在其中傳輸的通道。本書將重點介紹單模光縴 (SMF) 和多模光縴 (MMF) 的基本結構、工作原理以及它們各自的適用場景。我們將深入分析光縴中的關鍵損耗機製，如瑞利散射 (Rayleigh Scattering)、吸收損耗 (Absorption Loss) 和彎麯損耗 (Bending Loss)，以及這些損耗如何限製傳輸距離。同時，我們也會討論光縴的色散效應，包括模間色散 (Modal Dispersion) 和材料色散 (Material Dispersion)，以及它們對高比特率信號完整性的影響。 4. 接收端光電器件 (Photodetector): 將傳輸而來的光信號轉換迴電信號。本書將討論PIN光電二極管 (PIN PD) 和雪崩光電二極管 (APD) 等主要接收器件的原理，並分析它們在響應速度、靈敏度、量子效率等方麵的性能指標。我們將探討接收端器件的選擇如何影響係統的接收靈敏度和動態範圍。 5. 信號處理與恢復 (Signal Processing and Recovery): 在接收端，原始電信號往往會受到噪聲、失真等影響。本節將探討信號恢復的關鍵技術，包括前嚮糾錯 (FEC) 碼的應用，它能夠有效地提高係統的可靠性；以及時鍾與數據恢復 (CDR) 技術，用於從噪聲信號中精確提取數據時鍾，保證信號的正確采樣。 三、 光縴通信係統的設計考量與性能分析 設計一個高效、穩定的光縴通信係統，需要綜閤考慮多方麵的因素，並對其性能進行精確的分析。 1. 係統鏈路預算 (System Link Budget): 這是係統設計的核心環節之一。本書將詳細闡述如何進行鏈路預算分析，包括計算總的傳輸損耗，評估接收端的信噪比 (SNR) 或光信噪比 (OSNR)，並最終確定係統的最大允許傳輸距離和所需的發射光功率。我們將討論各個環節的損耗來源，以及如何通過閤理的器件選擇和係統配置來優化鏈路預算。 2. 損傷機製分析 (Impairment Analysis): 在高速光縴通信係統中，信號會受到多種損傷，這些損傷共同決定瞭係統的性能上限。我們將深入剖析以下關鍵的損傷機製： 衰減 (Attenuation): 光信號在傳輸過程中能量的損失。 色散 (Dispersion): 不同波長的光信號在光縴中傳播速度不同，導緻脈衝展寬，進而引起碼間串擾 (ISI)。我們將詳細討論單模光縴中的色度色散 (CD) 以及它在高比特率傳輸中的重要性，並介紹補償色散的方法，如色散補償光縴 (DCF) 或電域色散補償。 非綫性效應 (Nonlinear Effects): 當光功率達到一定閾值時，光縴材料的非綫性特性會導緻信號的畸變，例如自相位調製 (SPM)、交叉相位調製 (XPM)、四波混頻 (FWM) 等。我們將分析這些效應的産生機理，以及它們在高功率、多通道傳輸中的影響。 噪聲 (Noise): 接收端光電器件在光電轉換過程中産生的隨機波動，例如散粒噪聲 (Shot Noise) 和熱噪聲 (Thermal Noise)，以及摻鉺光縴放大器 (EDFA) 産生的放大自發輻射噪聲 (ASE)。我們將討論噪聲對係統性能的影響，並介紹提高信噪比的途徑。 3. 調製格式的選擇與優化 (Modulation Format Selection and Optimization): 隨著傳輸速率的提升，單一的NRZ格式已難以滿足需求。本書將深入探討各種先進的數字調製格式，分析它們的頻譜效率、帶寬需求、以及對接收端硬件的要求。我們將討論如何在設計階段根據係統的帶寬、成本、功耗等約束條件，選擇最閤適的調製格式。 4. 復用技術 (Multiplexing Techniques): 為瞭在單根光縴上傳輸更多的信息，需要采用復用技術。我們將重點介紹波分復用 (WDM) 技術，包括其基本原理、不同類型的WDM（CWDM, DWDM），以及如何在多波長係統中管理和優化通道。 四、 光縴通信係統的未來發展趨勢與挑戰 光縴通信係統並非一成不變，其發展始終伴隨著技術革新和對更高性能的追求。 1. 更高比特率的追求 (Higher Bit Rate Pursuit): 隨著大數據、雲計算、5G/6G通信的飛速發展，對通信帶寬的需求呈現指數級增長。本書將探討當前嚮400Gb/s、800Gb/s甚至Tb/s級彆發展的趨勢，以及實現這些速率所麵臨的技術挑戰，如高速信號的産生、傳輸、接收與處理。 2. 相乾光通信 (Coherent Optical Communication): 相乾光通信技術憑藉其高效的信號調製、解調能力以及對相位信息的利用，已成為高速長距離光傳輸的主流。我們將深入分析相乾接收機的原理，以及如何在相乾係統中利用數字信號處理 (DSP) 技術來補償色散和非綫性效應，極大地提升瞭係統的傳輸性能和頻譜效率。 3. 人工智能與機器學習在光通信中的應用 (AI and Machine Learning in Optical Communications): 人工智能和機器學習正在滲透到各個技術領域，光通信係統也不例外。本書將探討AI/ML在智能網絡管理、故障預測與診斷、動態資源分配、以及優化信號處理等方麵的前景和潛在應用。 4. 麵嚮綠色通信的需求 (Green Communication Requirements): 隨著數據流量的激增，光通信係統的能耗問題日益突齣。我們將討論如何通過提高器件效率、優化係統架構、以及采用低功耗技術來實現更綠色、更環保的光通信係統。 5. 新一代光網絡架構 (Next-Generation Optical Network Architectures): 從傳統的點對點鏈路到更加靈活、智能化的網絡架構，如軟件定義網絡 (SDN) 和網絡功能虛擬化 (NFV) 在光網絡中的集成，將是未來光通信的重要發展方嚮。 五、 結論 《光縴通信係統：設計、分析與優化》提供瞭一套係統性的方法論，幫助讀者從宏觀層麵理解光縴通信係統的運作機製。本書強調的是對整個係統進行整體性的思考和設計，而非孤立地研究某個特定組件的測量或仿真。通過深入剖析係統的基本原理、關鍵損傷機製、以及未來的發展趨勢，本書旨在培養讀者解決復雜光通信工程問題的能力，並為他們在這個日新月異的領域中不斷探索和創新提供堅實的基礎。讀者將能夠更深刻地理解為何某些設計決策會影響係統性能，以及如何通過優化設計來剋服技術瓶頸，從而推動光縴通信技術的持續進步。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配著精細的電路圖紋理，很有科技感。內頁紙張質地優良，觸感細膩，印刷清晰，即便是那些復雜的波形圖和結構示意圖也一覽無餘，這對於需要長時間閱讀和查閱資料的工程師和學生來說，無疑是一個巨大的加分項。排版布局也十分考究，章節之間的過渡自然流暢，符號和公式的標注清晰規範，讓人在復雜的理論推導過程中不易迷失方嚮。尤其值得稱道的是，書中對一些關鍵概念的圖示化處理，遠比許多傳統教材來得直觀，比如某些激光器的剖麵圖，細節刻畫得非常到位，輔助理解效果極佳。整體來看，這本書在物理呈現上，就已經體現齣一種專業和嚴謹的態度，讓人在翻開之前，就對其中的內容抱有很高的期待。這種對細節的關注，通常預示著作者對學科的深刻理解和對讀者的尊重。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度令人印象深刻，但更令人驚喜的是它對於“實用性”的重視程度。市麵上很多理論書籍往往止步於公式推導，但在實際應用環節顯得捉襟見肘。然而，這本書在闡述完基本原理後，立即引入瞭大量的實際測量和仿真案例分析。這些案例並非憑空捏造，而是貼近工業界標準測試流程的模擬。例如，在討論光縴耦閤效率時，書中不僅給齣瞭理論計算公式，還詳細描述瞭如何利用特定的光譜儀和功率計進行實際校準，甚至提到瞭誤差分析的方法。仿真部分也顯示齣作者對主流軟件工具的熟悉，對於參數設置、模型選擇的閤理性進行瞭深入的討論，這一點對於希望將理論轉化為實際産品的工程師來說，具有不可替代的價值。這使得整本書的實用價值遠超一般的學術專著。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭相當一段時間研究瞭這本書的章節結構，感覺作者在內容的組織上展現瞭一種非常獨特的邏輯思維。它似乎不是簡單地羅列知識點，而是構建瞭一個從基礎原理到前沿應用的完整知識網絡。開篇部分對光電子效應的物理機製講解得極為透徹，不像有些書那樣蜻蜓點水，而是深入到瞭量子力學層麵的解釋，為後續理解器件的工作原理打下瞭堅實的基礎。隨後的章節，關於半導體異質結的形成與特性，講解得層層遞進，每一步的邏輯推導都非常嚴密，即便是一些需要較強數學背景的讀者，也能通過詳盡的步驟推導齣結論。這種循序漸進的敘事方式，極大地降低瞭初學者的入門門檻，同時也為資深研究人員提供瞭查漏補缺的參考框架。書中對不同類型光電器件（比如LED、LD、PD）的性能參數分析，也采用瞭對比式的寫法，非常便於讀者快速掌握它們之間的權衡取捨。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格上來說，這本書的作者顯然擁有豐富的教學經驗，行文風格兼具學術的嚴謹與科普的生動。它避免瞭過度使用晦澀難懂的行話，即使在討論高階主題時，也會適當地穿插一些生動的比喻或簡短的曆史背景介紹，有效地緩解瞭閱讀過程中的疲勞感。例如，在解釋波導損耗時，作者用瞭一個關於光在擁擠走廊中行進的比喻，瞬間將抽象的物理概念具體化瞭。不過，盡管整體風格平易近人，其學術內容的密度和準確性卻絲毫未打摺扣，這是一種非常高明的平衡藝術。它既能滿足本科高年級學生係統學習的需求，也能讓研究生在做課題研究時找到快速切入點，是一種少有的，能夠跨越不同知識水平讀者群體的著作。

評分☆☆☆☆☆

我特彆留意瞭書中對“係統”層麵的探討，這通常是光電子器件類書籍容易忽略的部分。這本書沒有將器件視為孤立的單元，而是將其置於一個完整的通信鏈路中進行考量，這體現瞭作者開闊的係統視野。例如，在討論激光器的調製速率時，書中不僅分析瞭載流子壽命的限製，還進一步延伸到瞭眼圖分析、色散對傳輸性能的影響，以及如何通過均衡技術來補償這些係統級損傷。這種將“器件”與“係統性能”緊密結閤的視角，對於培養係統工程師的思維模式至關重要。它促使讀者不僅僅關注“器件能不能工作”，更要關注“器件在整個係統中能帶來什麼優化或瓶頸”，這種全局觀的建立，對於培養未來的技術領導者來說，是極其寶貴的財富。