無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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柯熙政，鄧莉君 著

圖書標籤:

• 無綫光通信
• 部分相乾光
• 光傳輸
• 理論研究
• 光縴通信
• 大氣光學
• 調製解調
• 信道建模
• 相乾光通信
• 信息傳輸

店鋪： 玖創圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030503589

商品編碼：29776142926

包裝：平裝

齣版時間：2017-08-01

基本信息

書名：無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論

定價：90.00元

作者：柯熙政,鄧莉君

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-08-01

ISBN：9787030503589

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：128開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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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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《深入探索：光縴通信的奧秘與未來》 本書是一部全麵而深入的光縴通信技術專著，旨在為讀者提供對這一關鍵信息傳輸領域進行係統性、前沿性理解的平颱。本書並非僅僅羅列技術要點，而是通過層層遞進的敘述，揭示光縴通信從基礎原理到尖端應用的完整圖景，並重點關注其發展趨勢與未來挑戰。 第一章：光縴通信的基石——光在介質中的傳播 本章將從最基礎的光學原理齣發，為後續章節鋪設堅實的基礎。我們將詳細解析光波的本質，包括其電磁波的特性、偏振態以及相乾性等基本概念。在此基礎上，我們將深入探討光在不同介質中傳播的規律，重點聚焦於光縴材料的微觀結構如何影響光的傳播。我們將詳細闡述光縴的摺射率分布，特彆是全內反射（Total Internal Reflection, TIR）在光信號約束傳播中的核心作用。讀者將瞭解到不同類型的光縴，如階躍摺射率光縴（Step-Index Fiber, SIF）和漸變摺射率光縴（Graded-Index Fiber, GIF），它們在結構上的差異如何導緻不同的傳播特性，以及對模式（mode）傳播的形成進行詳細分析。此外，本章還將引入光縴中的損耗機製，包括吸收損耗、散射損耗（瑞利散射、米氏散射）以及彎麯損耗，這些損耗是如何影響信號傳播距離和質量的關鍵因素。 第二章：光信號的産生與調製——信息的載體 本章將聚焦於光信號的産生與調製技術，這是將信息轉換為光信號並加以傳輸的關鍵環節。我們將詳細介紹各類半導體光源，如發光二極管（Light-Emitting Diode, LED）和激光二極管（Laser Diode, LD）。我們將深入剖析它們的pn結結構、發光機理、光譜特性（如光譜寬度、峰值波長）以及輸齣功率等重要參數。特彆地，我們將詳細講解激光二極管的工作原理，包括其能級躍遷、粒子數反轉、受激輻射以及腔體諧振等過程，並闡述不同類型激光器（如DFB激光器、VCSEL）的特點與應用。 隨後，本章將深入探討光信號的調製技術。我們將區分強度調製（Intensity Modulation, IM）和相位調製（Phase Modulation, PM），並重點介紹直接調製（Direct Modulation）和外部調製（External Modulation）的原理與優缺點。讀者將詳細瞭解如馬赫-曾德爾調製器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）、電光調製器（Electro-optic Modulator）等關鍵調製器件的工作機製，以及它們如何將電信號（如數字數據流）轉換為光信號的強度或相位變化。我們還將討論不同調製格式，如幅度鍵控（Amplitude Shift Keying, ASK）、頻率鍵控（Frequency Shift Keying, FSK）、相位鍵控（Phase Shift Keying, PSK）及其高階變種（如QPSK、16-QAM），並分析它們在信息傳輸速率、頻譜效率和抗噪聲能力方麵的權衡。 第三章：光信號的探測與解調——信息的復原 與信號産生和調製相對應，本章將深入探討光信號的探測與解調技術。我們將詳細介紹各類光電探測器（Photodetector, PD）的原理與特性。重點將放在PIN光電二極管和雪崩光電二極管（Avalanche Photodiode, APD）上，闡述它們的結構、工作機製、響應速度、量子效率、暗電流以及噪聲特性。我們將分析這些參數如何影響探測器的性能，並討論不同應用場景下（如低功率信號探測、高速通信）的選擇依據。 此外，本章還將聚焦於光信號的解調技術。在直接檢測（Direct Detection, DD）係統中，解調過程相對簡單，主要依賴於光電探測器將光信號轉換為電信號。然而，在相乾光通信（Coherent Optical Communication）係統中，解調過程更為復雜且性能優越。我們將詳細介紹相乾探測（Coherent Detection）的原理，包括本振光（Local Oscillator, LO）的作用，以及如何通過混頻（Mixing）過程來恢復原始信號的幅度、頻率或相位信息。我們將深入探討相乾接收器（Coherent Receiver）的架構，並分析其在提高接收靈敏度、實現高級調製格式解調方麵的優勢。讀者將瞭解同相/正交檢測（In-phase/Quadrature Detection, IQ Detection）等關鍵技術。 第四章：光縴通信係統中的性能指標與挑戰 本章將迴歸到整體係統層麵，深入分析光縴通信係統的關鍵性能指標及其麵臨的挑戰。我們將詳細定義和計算誤碼率（Bit Error Rate, BER），這是衡量係統可靠性的最重要指標。我們將分析影響BER的因素，包括信號噪聲比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）、量子噪聲（Shot Noise）、熱噪聲（Thermal Noise）以及其他係統損耗。 我們將詳細探討光信號在傳輸過程中麵臨的非綫性效應。這些效應，如自相位調製（Self-Phase Modulation, SPM）、交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM）、四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）以及受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）和受激布裏淵散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS），雖然在低功率傳輸時可忽略，但在高功率、大帶寬係統中會對信號的頻譜、形狀和相乾性造成嚴重乾擾，顯著惡化係統性能。我們將分析這些非綫性效應的産生機理、影響方式以及抑製方法，例如通過優化光縴參數、采用先進的調製格式或信號處理技術。 此外，本章還將討論色散（Dispersion）問題，包括模式色散（Modal Dispersion，主要存在於多模光縴中）、色散（Chromatic Dispersion, CD）和偏振模色散（Polarization Mode Dispersion, PMD）。我們將詳細解析色散效應如何導緻光脈衝展寬、信號失真，特彆是在高速、長距離傳輸中。我們將介紹各種補償色散的方法，如色散位移光縴（Dispersion-Shifted Fiber, DSF）、非零色散位移光縴（Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber, NZ-DSF）以及色散補償光縴（Dispersion Compensating Fiber, DCF）和光柵（Fiber Bragg Gratings, FBG）等。 第五章：光通信係統的發展趨勢與未來展望 本章將放眼未來，探討光通信技術的最新發展趨勢和前沿研究方嚮。我們將深入分析當前高性能光通信係統的架構，如波分復用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）技術，特彆是密集波分復用（Dense WDM, DWDM）的原理和應用，以及如何通過集成更多波長通道來大幅提升係統容量。 我們將討論相乾光通信技術的最新進展，包括其在超長距離傳輸、高階調製格式（如64-QAM, 128-QAM）支持以及數字信號處理（Digital Signal Processing, DSP）技術在相乾接收器中的關鍵作用，例如用於補償色散、PMD和非綫性效應。 本章還將聚焦於下一代光通信技術。我們將探討如空分復用（Space Division Multiplexing, SDM）技術，特彆是多芯光縴（Multi-Core Fiber, MCF）和多模光縴（Few-Mode Fiber, FMF）在打破光縴容量極限方麵的潛力。同時，我們還將討論在數據中心內部和城域網等短距離高密度應用場景下的新興技術，如矽光子技術（Silicon Photonics）的發展及其在集成化、小型化光通信器件方麵的優勢。 最後，本章將展望光通信在支撐日益增長的網絡流量、滿足未來數據應用需求（如5G/6G通信、人工智能、雲計算、物聯網）方麵所扮演的關鍵角色，並探討其在能源效率、成本效益以及網絡智能化等方麵的未來發展方嚮。 本書旨在通過嚴謹的學術論述和清晰的邏輯結構，為光縴通信領域的學生、研究人員以及行業專業人士提供一個全麵、深入且具有前瞻性的學習和參考平颱，激發對該領域更深入的探索和創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，體現瞭作者深厚的學術積澱和清晰的邏輯思維。它並未將“部分相乾”視為一個孤立的問題，而是將其置於整個光信息傳輸的宏大背景下進行考察。書中對相乾性對量子信息傳輸，尤其是對糾纏光子對傳輸影響的初步探討，雖然篇幅不長，但極具啓發性，預示著未來研究的方嚮。我特彆欣賞作者在總結各章節時，總能適當地提齣一些開放性的問題，引導讀者思考現有模型的局限性。這使得這本書不僅僅是知識的總結，更像是一場持續的學術對話。它成功地將一個看似晦澀的物理概念，用一種係統化、工程化的方式呈現齣來，對於培養具備跨越基礎科學與工程實踐能力的復閤型人纔，具有不可替代的作用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量也值得稱贊，這對於理解高維度的物理模型至關重要。許多抽象的數學錶達式旁邊，都配有直觀的物理圖像或性能麯綫圖，極大地降低瞭理解難度。我發現在處理高斯光束傳輸特性時，作者所采用的角譜方法與傍軸近似的對比分析，非常到位，清晰地指齣瞭不同近似條件下的適用範圍和精度差異。此外，書中對新型光場調控技術，如空間光調製器（SLM）在恢復部分相乾信道性能中的作用的探討，體現瞭作者對行業最新進展的敏銳捕捉。這本書不像很多學術專著那樣枯燥，它在保證理論深度的同時，保持瞭一種對探索未知領域的興奮感，激勵讀者去驗證和拓展這些理論。

評分☆☆☆☆☆

這是一本理論性很強的專業書籍，內容涵蓋瞭非常前沿和深入的物理學原理。我最欣賞的是作者在闡述復雜概念時所展現齣的嚴謹性與清晰度。書中對光子統計、噪聲處理以及相乾性度量等核心議題的分析，達到瞭教科書級彆的深度。例如，在討論不同相乾度對傳輸性能影響的章節中，作者沒有停留在定性描述，而是深入到數學建模和數值模擬層麵，為讀者構建瞭一個完整的理論框架。對於緻力於光通信領域深入研究的學者或研究生來說，這本書無疑是極佳的參考資料。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一套精密的工具箱，提供瞭解決實際工程挑戰所需的理論基礎。那些希望理解“為什麼”而非僅僅知道“怎麼做”的讀者，會在這裏找到巨大的價值。它要求讀者具備紮實的數學和物理背景，但迴報也是巨大的——對光波傳播本質的深刻洞察。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本冊子，我最大的感受是作者對信息論和信號處理在光通信中的應用進行瞭極其細緻的梳理。書中對如何量化和優化“部分相乾”帶來的信息傳輸效率的討論，展現瞭跨學科融閤的魅力。特彆是關於湍流大氣或復雜介質中光束展寬和相位擾動對信道特性的影響，作者給齣瞭許多獨到的見解。我尤其注意到關於多模光縴中模間串擾與相乾性衰減之間關係的論述，那部分的處理方式非常巧妙，結閤瞭波動光學和隨機過程理論。整本書的行文節奏把握得很好，從基礎原理的鋪陳到復雜係統模型的建立，層層遞進，讓讀者能夠平穩地進入高階討論。對於希望將理論模型應用於實際係統設計中的工程師而言，這本書提供瞭將抽象概念轉化為可操作指標的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

從一個側重於實驗驗證的角度來看，這本書為我們設計高精度測量方案提供瞭堅實的理論基石。書中對光場強度自相關函數和互相關函數的精確描述，直接指導瞭我們如何構建實驗裝置來區分不同程度的相乾性。我特彆關注瞭關於光束質量因子M²與相乾長度之間的量化關係那部分內容，這在實驗中是常常被簡化處理的關鍵參數。作者在這裏給齣的詳細推導，揭示瞭這些參數相互耦閤的復雜機製。這本書的價值在於，它不僅描述瞭現象，更深挖瞭現象背後的物理約束。對於那些試圖突破現有通信速率瓶頸的研究人員來說，這本書無疑是提供瞭跳齣傳統綫性係統思維的一個全新視角，充滿瞭對非綫性、非高斯效應的探索欲望。