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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：29860623263

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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作者介绍

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文摘

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序言

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《量子纠缠通信：解锁超光速信息传递的奥秘》 内容简介 本书将带领您踏上一段前沿的科学探索之旅，深入剖析量子纠缠在通信领域所展现出的革命性潜力。不同于传统的光纤通信技术，《量子纠缠通信》聚焦于一种截然不同的信息传递范式——利用量子力学最令人费解的现象之一：量子纠缠。我们将挑战您对信息传输速度的固有认知，揭示量子纠缠如何可能实现理论上的超光速通信，以及这一突破将如何重塑我们的信息世界。 第一章：量子纠缠——时空的量子纽带 本章将从基础出发，为您详细介绍量子纠缠这一核心概念。您将了解到： 什么是量子纠缠？我们将用通俗易懂的语言和形象的比喻，解释纠缠态粒子之间看似“超距作用”的奇妙关联。您将明白，当两个或多个粒子处于纠缠态时，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态会瞬间影响到其他粒子的状态。这种关联并非信息传递，而是量子态的整体性表现，但其背后蕴含的意义却远超宏观世界的理解。 量子纠缠的量子力学基础。我们将简要回顾量子力学的一些基本原理，如叠加态、量子测量等，为理解纠缠态的形成和特性奠定基础。您将接触到量子态矢量、希尔伯特空间等概念，但我们会尽量以最直观的方式进行阐述，避免过多的数学推导，专注于其物理意义。 贝尔不等式与定域实在论的挑战。本章将重点探讨贝尔不等式及其一系列实验验证，展示量子纠缠如何有力地挑战了爱因斯坦等人提出的定域实在论思想。您将理解为何量子纠缠的非定域性是理解其通信潜力的关键。我们会详细介绍斯波克塔克、阿斯佩等先驱的实验，以及这些实验如何一步步将我们引向对量子世界更深层次的认识。 量子纠缠的制备与测量。我们将介绍目前主流的制备和测量量子纠缠的方法，例如通过自发参量下转换（SPDC）、利用超导量子比特等。您将了解到不同技术路径在产生纠缠粒子时的优劣，以及高精度测量在验证和利用纠缠过程中的重要性。 第二章：量子通信——超越经典的速度极限 在深入理解量子纠缠的基础上，本章将重点探讨它在通信领域的应用。我们将超越光纤通信的限制，展望一个由量子机制驱动的全新通信时代： 量子密钥分发（QKD）的原理与优势。虽然QKD本身并不直接实现超光速通信，但它是量子通信领域最成熟的应用之一，也是理解量子通信安全性的重要基石。我们将详细介绍BB84协议、E91协议等，解释为何基于量子力学原理的密钥分发能够提供理论上不可破解的安全性。您将了解到，任何窃听行为都会不可避免地扰动量子态，从而被通信双方及时发现。 量子隐形传态——信息的“瞬间”转移。本章将重点阐述量子隐形传态（Quantum Teleportation）的机制。您将理解，量子隐形传态并非真正意义上的物质传输，而是将一个未知的量子态信息，通过经典通信信道和预先共享的纠缠对，复制到远端的另一个粒子上。虽然经典通信的传递速度受到光速限制，但量子隐形传态的核心是利用纠缠的关联性，使得信息“似乎”在瞬间完成转移，这为我们理解超光速的可能性提供了理论基础。我们将详细介绍其基本步骤、必要的经典信息以及纠缠对的作用。 超光速通信的可能性与挑战。本章将大胆探讨量子纠缠在理论上实现超光速通信的可能性。您将了解到，虽然量子隐形传态本身并不直接打破光速限制，但某些基于纠缠的非局域关联理论和量子信息处理模型，为“瞬时”信息传递的可能性提供了探索空间。我们将深入分析相关理论模型，例如多体纠缠系统中的信息传播，以及是否存在不依赖于经典信道的、真正意义上的瞬时信息传递机制。同时，我们也会旗帜鲜明地指出其中的理论挑战和实验困难，例如“无通信定理”（No-Communication Theorem）的含义及其限制。 量子网络与未来的通信架构。我们将描绘一个基于量子纠缠的未来量子网络的蓝图。您将了解如何通过量子中继器、量子存储器等技术，构建起一个覆盖范围更广、功能更强大的量子通信网络。我们将讨论这种网络的潜在应用，例如分布式量子计算、全球性量子互联网等。 第三章：量子通信的实现技术与前沿进展 本章将聚焦于当前量子通信技术的发展现状，以及在实现超光速通信道路上所面临的工程化挑战： 量子光源与量子存储技术。我们将介绍不同类型的量子光源，例如单光子源、纠缠光子对源等，以及它们在量子通信中的作用。同时，本章也将详细阐述量子存储器的重要性，以及其在实现长距离、高效率量子通信中的关键作用。您将了解当前量子存储技术的发展瓶颈和突破方向。 量子信道与噪声问题。任何通信都需要信道，而量子信道同样会面临各种噪声和损耗。本章将深入分析量子态在传播过程中可能遇到的各种干扰，例如光纤损耗、大气湍流、探测器效率等。我们将探讨如何通过量子纠错码、量子中继等技术来克服这些挑战，提高量子通信的鲁棒性和可靠性。 前沿实验进展与未来展望。本章将汇集国内外在量子通信领域的最新实验成果，例如实现远距离量子隐形传态的最新记录，量子网络节点之间的信息传输等。我们将分析这些实验的意义，以及它们为实现超光速通信所铺平的道路。最后，我们将对量子通信的未来发展趋势进行展望，包括其在科学研究、国家安全、金融交易等领域的深远影响。 本书特色 前瞻性视角：本书不拘泥于现有技术，而是着眼于量子纠缠通信的未来潜力，深入探讨其突破性的理论可能性。 科学的严谨性：虽然追求通俗易懂，但本书始终保持科学的严谨性，对关键概念和理论进行深入剖析，确保内容的准确性。 图文并茂的阐述：通过大量的示意图、原理图和流程图，将抽象的量子概念具象化，帮助读者更好地理解。 挑战认知边界：本书旨在激发读者的好奇心，挑战对信息传递速度的固有认知，引导读者思考科学的无限可能性。 《量子纠缠通信：解锁超光速信息传递的奥秘》将是一次令人兴奋的智力冒险，它将带领您超越熟悉的领域，进入一个由量子力学驱动的、充满颠覆性可能的信息世界。无论您是量子科学的爱好者，还是对未来通信技术充满好奇的研究者，本书都将为您提供一个独特而深刻的视角。

评分☆☆☆☆☆

我对光纤通信一直抱有极大的兴趣，尤其是它在现代信息社会中的核心地位。这本书的标题“光纤通信中的光波技术”一下子就吸引了我，因为它直接点出了我对这个领域最感兴趣的方面——光波本身在光纤中的行为。我希望这本书能够深入探讨光波的衍射和干涉现象在光纤通信中的意义。例如，衍射效应是如何影响光波在光纤中的传播距离和带宽的？又比如，在某些特殊的应用场景下，干涉现象是否会被用来提高信号的精确度？我还想了解，如何利用光的偏振特性来提升光纤通信的容量和安全性。书中是否会介绍如何产生和控制不同偏振的光波，以及如何在接收端进行偏振解调？我特别关注光纤中的信号完整性问题，书中是否会详细讨论各种导致信号失真的因素，例如色散（包括材料色散和波导色散）、非线性效应（如受激拉曼散射、受激布里渊散射、自相位调制等）以及模式耦合？我希望能够看到关于这些效应的详细数学模型和物理机制的阐述，以及相应的抑制或补偿方法。如果书中还能提供一些关于光纤通信系统设计中如何考虑这些因素的案例分析，那就更好了。我想知道，在设计一个高性能的光纤通信链路时，这些光波特性的理解是多么至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和标题给我一种沉静而专业的感觉，这正是我所期待的。我一直对光纤通信中光波的“内在规律”充满好奇。我希望书中能够详细讲解光波在光纤中的衍射效应，以及它如何影响光束的发散度和传输带宽。书中是否会涉及惠更斯原理在光纤传播中的应用，以及如何通过优化光纤参数来控制衍射？我还对光纤中的偏振态演化及其在通信中的应用特别感兴趣。例如，如何产生、维持和检测光纤中的特定偏振态？书中是否会介绍偏振相关的损耗和串扰问题，以及如何通过偏振复用（PDM）来提高传输容量？我非常期待书中能够提供一些关于光纤连接技术和光开关原理的讲解。例如，如何实现光纤的精确对准和低损耗连接？又比如，光开关在光网络中的作用是什么？我希望这本书能够为我揭示光波技术在构建高效、灵活的光纤通信系统中的独特贡献，并帮助我理解光波的各种特性是如何被巧妙地应用于信息传递的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对光学通信充满热情的业余爱好者，总是被光纤通信那如同“飞速传递的使者”般的高效所吸引。这本书的标题“光纤通信中的光波技术”让我觉得它可能会解释光波如何在这样一种细小的介质中承载如此巨大的信息量。我希望书中能够详细介绍光波在光纤中的耦合和连接技术。例如，如何将光源发出的光精确地耦合进光纤？又比如，不同光纤段之间的连接，是如何保证光信号的连续性和低损耗的？书中会不会提及各种光纤连接器、熔接机等设备的工作原理和技术要点？我还对光纤中的损耗以及如何克服损耗特别感兴趣。例如，书里会不会深入分析瑞利散射、吸收损耗、弯曲损耗等，并提供相应的理论计算和实验数据？我希望作者能给出一些实际的损耗抑制方法，比如使用低损耗光纤、优化布线设计等。另外，光纤通信系统中的功率预算也是我一直想弄清楚的。书中是否会提供计算系统功率预算的方法，包括光源输出功率、光纤衰减、连接器损耗、接收机灵敏度等因素的考量？我期待这本书能够提供一种实用的视角，帮助我理解光波技术在构建稳定可靠的光纤通信链路中的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当简洁大气，标题更是直击我一直以来关注的核心问题：光波如何在光纤中传递信息。我一直对光通信中的信息编码和传输机制感到好奇。书中是否会详细介绍不同类型的光调制技术，比如OOK（开关键控）、PAM（脉冲幅度调制）以及更复杂的相干调制技术？我希望能够看到这些调制技术的原理、实现方式以及它们对传输速率和信号质量的影响。我更关心的是，光波是如何在光纤中实现长距离传输的，这里面肯定涉及到信号放大。书中会不会详细介绍各种光放大器的类型，例如EDFA（掺铒光纤放大器）、SOA（半导体光放大器）等等，并分析它们的增益特性、噪声特性以及适用范围？我非常想了解，在多级放大系统中，如何进行合理的放大器配置以保证信号的完整性和传输距离？此外，我还对光纤通信中的信号检测和解调过程感兴趣。书中是否会介绍不同类型的光电探测器，比如PIN二极管、雪崩光电二极管（APD）等，以及它们的响应速度、灵敏度和工作原理？对于相干光通信，书中是否会讲解光混频和相干检测的原理？我期待这本书能为我揭示光波技术在信息传输中的“幕后故事”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者似乎对光波有着极其深刻的理解，从标题就能感受到一种沉静而专业的学术气息。我是一个对理论基础非常看重的人，所以我特别希望这本书能够详细地讲解光波的产生机制，不仅仅是激光器，还包括LED等光源在光纤通信中的应用差异。我想知道，不同波长的光波是如何在光纤中传输的，它们的损耗特性是否有所不同，以及如何通过波分复用（WDM）技术来提高传输容量。书中会不会包含关于光纤损耗的详细分析，例如瑞利散射、吸收损耗、弯曲损耗等等，以及如何通过材料选择和结构设计来减小这些损耗？我对于光波的调制和解调过程也充满了疑问，例如，幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及更先进的QAM调制，它们在光纤通信中是如何实现的？书中会不会介绍相关的电子器件和光学器件，比如调制器、解调器、探测器等等，并分析它们的性能指标和工作原理？我还想了解，在高速传输的背景下，如何克服码间干扰（ISI）和信噪比（SNR）下降的问题？这本书能否为我提供一些关于光纤通信系统设计的基本框架和方法论？比如，如何根据实际需求来选择合适的光源、光纤、调制方式和放大器？我希望这本书能够让我建立起对光纤通信系统整体运作的清晰认知，而不是零散的知识点堆砌。

评分☆☆☆☆☆

我一直对光纤通信的“隐形通道”感到着迷，而这本书的标题“光纤通信中的光波技术”似乎就是打开这个通道的钥匙。我希望书中能够详细介绍光波的频谱特性在光纤通信中的应用。例如，不同波段的光波（如近红外波段）为何被选择用于光纤通信？它们在传输损耗和带宽方面有什么优势？书中是否会涉及关于光纤的波导理论，比如有效折射率、模式方程等，以及它们如何影响光波的传播？我还对光波的调制和解调过程中的一些技术细节特别好奇。例如，书中是否会讲解各种调制格式的眼图和误码率（BER）之间的关系？又比如，在相干光通信中，如何实现高精度的载波相位恢复和符号定时恢复？我非常期待书中能够提供一些关于光纤通信系统性能评估的指标和方法，例如信噪比（SNR）、信码比（SCR）、功率代价等。如果书中还能包含一些关于光纤通信网络架构的讨论，例如点对点传输、波长路由网络、或者PON（无源光网络）等，那就更完美了。我希望这本书能帮助我理解光波技术在构建庞大而高效的光通信网络中所扮演的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我眼前一亮，感觉它会是理解现代通信基石的绝佳读物。我一直在思考，光波作为一种电磁波，是如何在光纤这种固态介质中实现定向传播并承载信息的。我希望书中能够深入阐述光波在光纤中的传播模式，特别是基模和高次模的区别，以及它们对信号质量的影响。书中是否会通过详细的数学模型和图示，来解释模场直径、截止波长等概念？我还对光纤色散和非线性效应在高速传输中的作用感到困惑。书中是否会详细分析材料色散、波导色散，以及受激拉曼散射、受激布里渊散射、克尔效应等非线性现象，并给出相应的抑制或利用策略？我尤其希望看到关于光信号如何进行有效补偿的讲解，比如色散补偿光纤（DCF）或光栅的原理。另外，光纤通信系统中，光信号的放大是必不可少的。书中是否会详细介绍EDFA的能级结构、泵浦机制以及增益谱特性？它在提高传输距离和系统容量方面扮演着怎样的角色？我期望这本书能够为我构建一个关于光波如何在光纤中从产生、传播、放大到接收的完整知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题如同一扇窗，让我得以窥探光纤通信领域的核心奥秘。我一直对光波如何被“编织”进光纤并高效传输感到好奇。我希望书中能够详细阐述光波在光纤中的传播损耗机制，特别是瑞利散射的物理根源，以及它对传输距离的限制。书中是否会提供关于光纤材料选择对损耗影响的分析？我还对光纤中的非线性效应产生了浓厚的兴趣，特别是克尔效应和受激布里渊散射（SBS）。我希望书中能够解释这些效应是如何发生的，以及它们对信号完整性的影响，并且给出抑制这些效应的常用方法，例如采用大有效面积光纤或泵浦光功率控制。另外，我对于光纤通信系统中的信号放大技术也充满了疑问。书中是否会详细介绍EDFA的增益带宽积、噪声系数以及泵浦波长选择的考量？它在提升传输距离和系统容量方面的重要性如何体现？我期待这本书能够从物理学和工程学的结合点出发，深入浅出地讲解光波技术在解决光纤通信挑战中的作用，并为我提供一些关于如何优化系统性能的实用思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很吸引我，深邃的蓝色背景上，几道流光溢彩的光线交织缠绕，仿佛真的将光波的神秘与活力呈现在眼前。拿在手里，纸张的质感也相当不错，厚实而略带哑光，翻阅时没有刺眼的油墨味，这点对于一个长时间阅读的人来说，无疑是一个加分项。我一直对光纤通信这个领域充满好奇，总觉得它连接着世界的每一个角落，而“光波技术”这个词，更是让我联想到那些肉眼看不见却能量巨大的神奇波段。我希望这本书能够深入浅出地解释清楚光波在光纤中是如何传播的，它的物理原理是什么，又是如何被调制和解调的。例如，书中会不会详细介绍不同类型的光纤，比如单模光纤和多模光纤，它们在结构和传输特性上有什么根本性的区别？又比如，关于光的衍射、干涉、偏振等基本光学现象，在光波通信中扮演着怎样的角色？我特别期待书中能够有详细的图解，能够直观地展示光波在光纤中的传播路径，以及各种损耗和失真现象的形成过程。我希望它不仅仅是一本枯燥的教科书，更能引发我对于这个领域更深层次的思考，甚至能够启发我思考光波在其他通信领域，比如无线通信中的应用前景，尽管我知道本书的侧重点在于光纤。同时，我也希望作者能够提及一些光波技术在实际应用中的挑战，例如如何克服色散、非线性效应等问题，以及当前光通信技术的发展趋势，比如更高的传输速率、更低的功耗等等。这样，我才能更好地理解这个前沿技术背后的复杂性与精妙之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑是给像我这样想要深入了解光波通信技术的人，提供了一份宝贵的资料。我一直在寻找一本能够系统地介绍光纤中光波行为的书，而这个标题恰好抓住了我的兴趣点。我希望书中能够详细地阐述光在不同介质中传播的规律，特别是光纤这种特殊导波结构。例如，关于光纤的折射率分布，它是如何引导光波沿着纤芯传播的？书中是否会涉及菲涅尔方程和斯涅尔定律在光纤传输中的应用？另外，我对于光波在光纤中的模式传播也很好奇，尤其是单模和多模的区别，它们对信号的传输质量有什么影响？书中会不会用清晰的图示来解释不同模式的光场分布，以及模间色散是如何产生的？我非常期待能够了解到光放大器的原理，比如掺铒光纤放大器（EDFA），它是如何实现信号增益的？它在整个光纤通信链路中扮演着怎样的角色？还有，光电探测器的原理，又是如何将接收到的光信号转换成电信号的？我希望这本书能够从物理学的角度出发，用严谨的数学公式和清晰的逻辑推理来解释这些核心概念。我不是一个初学者，所以我期待这本书能够有一定深度，能够帮助我理解一些更高级的课题，比如非线性光学效应在光纤通信中的影响，以及如何利用这些效应来提高传输性能，或者如何避免它们带来的负面影响。