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出版者:科学出版社

作者:韩一石^强则煊^许国良^等

出品人:

页数:239

译者:

出版时间:2005-8

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030158574

丛书系列:

图书标签:

• 光纤通信
• 现代光纤通信
• 通信技术
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• 信号传输

现代光纤通信技术 (Modern Fiber Optic Communication Technology) 图书简介 图书名称： 现代光纤通信技术 目标读者群体： 通信工程、电子信息、光电子技术等相关专业的本科生、研究生，以及从事光通信系统设计、研发、维护和工程实施的专业技术人员。 --- 卷首语：光速之舞与信息洪流 在信息时代的心脏地带，光纤通信技术无疑扮演着“信息高速公路”的基石角色。它不仅仅是一种传输介质的革新，更是我们构建全球互联世界、实现万物互联愿景的核心驱动力。本书《现代光纤通信技术》力求构建一座坚实的知识桥梁，连接起光纤通信领域百年积淀的理论基础与日新月异的工程实践。我们深知，在速率不断攀升、延迟要求日益严苛的今天，深入理解光纤网络的每一个细节——从光纤本身的光学特性，到光电器件的精妙设计，再到复杂系统的架构与管理——是每一位工程师的必修课。 本书内容覆盖了光纤通信技术的全貌，我们聚焦于“现代”二字所蕴含的前沿发展与主流应用，确保读者能够掌握支撑当前及未来十年通信基础设施的核心技术。 --- 第一部分：光纤通信的物理基石与基础理论 本部分旨在为读者奠定坚实的理论基础，理解光信号如何在光纤中传输，以及传输过程中必然遭遇的各种物理限制。 第1章：光纤导波理论与材料科学 本章深入探讨了光纤的结构、工作原理及其核心材料科学。详细解析了光在石英玻璃（如二氧化硅）中传播的电磁场理论，包括光线的几何光学描述与更精确的波动光学分析。重点阐述了模式理论，区分了单模光纤（SMF）与多模光纤（MMF）的特性差异，并对光纤的截止波长、有效模场面积（MFD）等关键参数进行了深入的数学建模和分析。此外，本章也覆盖了光纤的制备工艺、损耗的物理根源（如瑞利散射、吸收损耗、弯曲损耗）以及如何通过新型材料和结构设计来最小化这些限制。 第2章：光纤中的传输特性与非线性效应 传输性能是衡量光纤通信质量的生命线。本章系统性地介绍了色散（Chromatic Dispersion）的原理，包括群速度色散（GVD）和偏振模色散（PMD），并详细阐述了如何通过色散补偿技术（如色散补偿光纤DFF、布拉格光栅FBG）进行管理。随后，深入剖析了光纤通信中至关重要的非线性效应。这些效应，如四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM），在超高速、大容量系统中的影响日益显著。本章将提供相应的非线性薛定谔方程（NLSE）及其近似解法，指导读者评估和规避这些效应带来的信号失真。 第3章：光电器件——光信号的产生与探测 光电器件是光通信系统的“心脏”与“眼睛”。本章详尽介绍了光信号的产生源——半导体激光器（LD）的结构、工作原理及关键性能指标（如线宽、调谐范围、噪声）。重点讨论了分布式反馈激光器（DFB）、垂直腔面发射激光器（VCSEL）以及未来超高速通信所需的高速率调制激光器。在接收端，本章详细阐述了光电探测器的类型，包括PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD），分析了它们的响应速度、量子效率和噪声特性。同时，也涵盖了用于高灵敏度接收的相干探测技术的基本原理。 --- 第二部分：光网络架构与系统设计 本部分将理论知识转化为实际的系统构建能力，涵盖了从点对点链路到复杂网络拓扑的设计、管理和升级。 第4章：光放大技术与中继传输 为了克服光纤传输损耗，光放大技术是长距离通信的必然选择。本章的核心内容是掺铒光纤放大器（EDFA）。系统解析了EDFA的工作机理，包括能级结构、增益平坦化技术（如使用不同掺杂的铒光纤组合）以及泵浦源的选择。此外，也探讨了拉曼放大器（Raman Amplifier）的原理及其在超长距离或特定波段的独特优势。对于跨洋和超大容量系统，本章还将涉及光电混合中继和全光再生器的基本概念。 第5章：无源器件与光纤接入网（Access Networks） 光通信网络中的无源器件虽不发光，却是连接和分配光信号的关键。本章详细介绍了耦合器、隔离器、光开关、波分复用器/解复用器（MUX/DEMUX）等核心无源元件的原理和制造工艺。随后，视角转向光纤到户（FTTx）网络，重点分析了无源光网络（PON）的架构，包括GPON、EPON以及面向未来10Gbps及以上的XG-PON和NG-PON2技术，阐述了其MAC层协议和突发模式管理机制。 第6章：波分复用（WDM）与高速传输系统 波分复用是提升光纤容量的革命性技术。本章系统阐述了密集波分复用（DWDM）和粗波分复用（CWDM）的原理、系统架构和关键参数（如通道间隔、插入损耗）。深入分析了高性能滤波器、光分插复用器（OADM）和添加/删减模块（ROADMs）的设计与应用，这是构建灵活光网络的基石。同时，本章将聚焦于超高速（如400G、800G及以上）单载波传输系统的实现，探讨相干检测技术在补偿色散和管理相位/偏振态中的关键作用。 --- 第三部分：面向未来的前沿技术与网络演进 本部分展望了光通信领域的最新研究热点，以及支撑下一代信息基础设施的关键技术突破。 第7章：相干光通信系统与高性能调制 相干通信是现代高速光传输的核心。本章将详细介绍相干接收机的基本结构，包括本振光（LO）的稳定性和相位噪声控制。重点解析了高阶相移键控（M-PSK）和正交幅度调制（M-QAM）的原理，以及如何在二维平面上高效编码信息。同时，探讨了数字信号处理（DSP）在补偿非线性和色散、实现多输入多输出（MIMO）等复杂任务中的应用。 第8章：光网络动态性与弹性架构 现代光网络要求具备更高的灵活性和资源利用率。本章探讨了软件定义光网络（SDON）的概念，以及如何在控制平面与数据平面分离的架构下实现光路动态调配。详细介绍光分插复用器（ROADMs）的动态波长转换和选择能力，以及如何利用计算光子学实现低延迟、高可靠性的网络路由和故障恢复机制。 第9章：空分复用（SDM）与超大容量光纤 面对Tbps级别的容量需求，打破单纤容量瓶颈是必然趋势。本章专门介绍空分复用（SDM）技术，重点分析了多芯光纤（MCF）和少模光纤（Few-Mode Fiber, FMF）的结构设计、模式耦合机理及其挑战。同时，阐述了SDM系统中的关键技术，如模式耦合的抑制、模式的解复用以及基于DSP的模式干扰消除算法。 --- 结语 《现代光纤通信技术》不仅仅是一本教科书，更是一份面向工程实践的指南。我们力求以严谨的科学态度，结合详实的数据和最新的行业案例，引导读者掌握光纤通信从基础理论到尖端应用的完整知识体系，为迎接未来信息时代的巨大挑战做好充分准备。

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我发现这本书在讲解方式上采取了一种非常现代化的叙事策略，它不像很多传统教材那样刻板，反而更像是一位经验丰富的行业前辈在手把手地指导你构建一个完整的通信网络。比如，它在介绍相干检测技术时，并没有直接跳到复杂的混叠波前计算，而是先用一个非常形象的比喻——“就像用一个高精度的放大镜去看一个模糊的图像”，将相位和振幅信息如何被恢复的过程生动地描绘出来，这种教学手法极大地降低了理解的门槛。更让我惊喜的是，书中对未来趋势的探讨部分，涉及到了空分复用（SDM）和量子通信的初步概念，这表明作者的视野并没有局限于当下已成熟的技术，而是积极地将读者引向了下一个十年的技术前沿，这种前瞻性视角在同类书籍中是比较少见的。我特别喜欢作者在某些章节末尾设置的“思考题”，这些题目往往不是简单的知识点回顾，而是需要结合上下文进行综合分析的小型设计问题，非常考验读者的综合能力，让学习过程充满了挑战和乐趣。

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这本书的内容深度和广度都让人印象深刻，它并非泛泛而谈，而是非常扎实地从基础理论出发，层层递进地剖析了光纤通信系统的各个核心环节。我花了整整一个周末的时间来研读关于光纤本身特性的部分，作者对非线性效应的阐述简直可以用“庖丁解牛”来形容，各种复杂的数学模型被拆解得逻辑清晰，即便是初次接触这些前沿概念的读者，也能通过书中的图表和实例推导出关键结论。特别值得称赞的是，书中穿插了大量的实际工程案例分析，这使得理论知识不再是空中楼阁，而是有了坚实的落地基础。比如，在介绍SDH/SONET系统向OTN演进的部分，作者详细对比了两者在网络结构、生存性以及带宽利用率上的差异，这种对比分析极其有助于我们理解技术迭代背后的驱动力。我个人认为，这本书的价值在于，它不仅告诉我们“是什么”，更深入地解释了“为什么是这样”，这对于培养读者的批判性思维和创新能力至关重要，避免了死记硬背公式的枯燥学习方式。

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这本书的排版设计非常考究，清晰的页边距和适中的行间距，使得长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。在技术细节的呈现上，图文配合达到了极佳的平衡。那些复杂的系统架构图和波导结构示意图，线条简洁有力，关键部分都有清晰的标注和颜色区分，让人一目了然。相比于其他一些资料把公式堆砌在角落里，这本书的做法是将核心的数学推导步骤放在正文中，而将那些辅助性的、不影响主线理解的复杂证明作为附录或脚注处理，这种结构安排极大地提升了阅读的流畅性。对我而言，最实用的一点是，书中对各种缩写词汇的定义都做了详尽的解释，尤其是在介绍各种新的光电器件（如硅光子芯片、量子点激光器等）时，不仅给出了器件的工作原理，还附带了其在实际系统中应用的优缺点分析，这种全方位的介绍避免了我们在阅读过程中需要频繁切换窗口去搜索引擎查找背景知识的麻烦，极大地提高了学习效率。

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阅读这本书的过程，与其说是在学习一项技术，不如说是在参与一场深思熟虑的技术辩论。作者的笔触中流露出一种对技术选择的审慎态度，比如在讨论如何优化光纤色散管理时，他没有武断地推荐某一种方法，而是详细对比了基于补偿光纤、啁啾光纤光栅（FBG）以及全光补偿等多种方案的成本效益、部署难度和维护复杂性，这种多角度的权衡分析，让我学会了从一个工程师或架构师的视角去评估技术方案的“落地性”，而不仅仅是停留在理论验证的层面。此外，书中对光通信系统中的安全性和可靠性，也有着相当篇幅的论述，这在很多纯粹追求速率的教材中常常被忽略。这种对系统健壮性的重视，体现了作者深厚的工程经验和对实际运行环境的深刻理解。总的来说，这本书为我提供了一个系统、全面且具有前瞻性的学习框架，远超出了我最初对一本“技术书籍”的预期。

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这本书的封面设计得非常吸引人，简约又不失科技感，那种深邃的蓝色调很容易让人联想到光纤在黑暗中传输信号的场景。拿到手里感觉分量十足，厚厚的几百页，翻开扉页，首先映入眼帘的是清晰排版的目录，让我对全书的知识体系有了一个宏观的把握。我本身从事的是传统电信领域的工作，对信息传输速率的瓶颈深有体会，因此对“现代光纤通信技术”这个主题充满了好奇和期待。我尤其关注其中关于新型传输介质和调制格式的章节，希望能够从中找到突破现有技术限制的思路。书中的引言部分用了一种非常亲切且富有哲理的方式，探讨了信息时代对高速、大容量通信的永恒追求，而不是一上来就堆砌复杂的公式，这一点处理得非常巧妙，一下子就拉近了与读者的距离，让人感觉这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一次深入的行业对话。整体来看，这本书的装帧和前期的内容组织，都显示出编者在内容呈现和读者体验上花费了大量心思，这对于一本专业技术书籍来说，是非常难得的。我迫不及待地想深入学习其中的奥秘，看看它能为我打开怎样一扇新的技术之门。

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