光子学与光通信导论

光子学与光通信导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:第1版 (2001年3月1日)
作者:黄肇明
出品人:
页数:164 页
译者:
出版时间:2001年3月1日
价格:18.0
装帧:平装
isbn号码:9787810582742
丛书系列:
图书标签:
  • 光子学
  • 光通信
  • 光学
  • 物理
  • 通信工程
  • 光纤通信
  • 激光
  • 电磁波
  • 信息技术
  • 光电子学
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具体描述

本书是上海普通高校“九五”重点教材之一,简要介绍了近代物理学中的“光子学”基本如识,着重介绍了光和物质的波粒二象性和测不准原理及激光的产生、光束在自由空间和光波导中传输、光的调制、光的放大与检测等物理概念。书中既重视授予学生正确的时空观、波粒二重性等基本概念,同时又给出了光子学的主要内容及其基本方法。该书内容较为丰富,阐述深入浅出,具有基础理论与基本方法并重、基本技术与科技发展兼顾的特点。可作为通信工程专业的教材,也可作为相关科技工作者的参考用书。

光子学与光通信导论 本书旨在为读者提供光子学及其在光通信领域应用的全面入门。我们将从光的基本性质出发,深入探讨激光器、光纤、调制与解调技术等关键组成部分,最终构建起一个完整的光通信系统。 第一章 光的基本性质: 本章将回顾光学的基础知识,重点关注那些对光通信至关重要的概念。我们将深入理解光的波动性和粒子性,以及它们如何影响光在介质中的传播。 电磁波谱与可见光: 了解电磁波谱的结构,聚焦于可见光和近红外区域,阐述这些波段为何是光通信的首选。 光的传播: 探讨光的直线传播、反射和折射定律,并介绍全内反射的原理,这是光纤传输的核心。 光波的特性: 详细讲解光的波长、频率、相位和偏振。理解偏振在某些光通信应用中的作用,例如偏振复用。 光与物质的相互作用: 介绍光与各种材料的相互作用,包括吸收、散射和色散。理解色散如何影响信号的传播质量。 第二章 激光器:光通信的“心脏” 激光器是光通信系统中必不可少的相干光源。本章将详细介绍激光器的基本原理、结构和不同类型,重点关注其在光通信中的应用。 激光的基本原理: 阐述受激发射、粒子数反转、阈值条件等关键概念。 激光器的组成部分: 讲解增益介质、泵浦源、谐振腔的结构和功能。 半导体激光器: 重点介绍工作在光通信常用波段(如1.3μm和1.55μm)的半导体激光器,包括PN结激光器、量子阱激光器和DFB激光器。 其他类型激光器: 简要介绍光纤激光器、固体激光器等,以及它们在特定光通信场景下的应用。 激光器的性能参数: 讨论输出功率、波长稳定性、光谱线宽、模式特性等影响激光器性能的参数。 第三章 光纤:信息传输的“高速公路” 光纤是实现远距离、大容量信息传输的物理介质。本章将深入探讨光纤的结构、传输原理以及影响传输质量的因素。 光纤的结构与原理: 介绍光纤的芯层、包层和涂覆层,以及它们的光学特性。 全内反射与导光原理: 再次强调全内反射在光纤中引导光传播的关键作用。 单模光纤与多模光纤: 详细对比单模光纤和多模光纤的结构、模式特性和应用场景,解释为何单模光纤更适合长距离通信。 光纤的损耗: 分析光纤中的主要损耗机制,包括吸收损耗、散射损耗(瑞利散射)和弯曲损耗。 光纤的色散: 深入研究不同类型的色散,包括材料色散、波导色散和模式色散,以及它们对信号带宽和传输距离的影响。 特殊光纤: 介绍零色散光纤、增益光纤、掺铒光纤等特殊光纤及其在光通信系统中的作用。 第四章 光调制:将电信号转换为光信号 将电域的数字信息有效地加载到光信号上是光通信的关键步骤。本章将介绍各种光调制技术。 调制的基本概念: 解释幅度调制、频率调制、相位调制等基本调制方式。 直接调制与外调制: 区分激光器的直接电流调制与外部调制器(如电光调制器、声光调制器)的工作原理。 幅度键控(ASK): 介绍最简单的调制方式,即开关OOK(ON-OFF Keying)。 频率键控(FSK): 讲解如何通过改变激光器频率来编码信息。 相位键控(PSK)与正交幅度调制(QAM): 深入探讨更高效的调制技术,它们如何提高频谱利用率。 相干光通信: 介绍相干检测和相干调制的优势,以及它们在下一代光通信中的重要性。 第五章 光检测与解调:从光信号中提取信息 接收端的光电探测器负责将携带信息的弱光信号转换为电信号,并进行解调。本章将详细介绍光检测器和解调技术。 光电探测器的工作原理: 讲解半导体PN结光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)的工作原理。 探测器的性能参数: 讨论响应度、量子效率、噪声、带宽、暗电流等影响探测器性能的关键参数。 光放大器: 介绍掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器等,它们如何补偿光信号在传输中的损耗,实现超长距离传输。 解调技术: 介绍如何从不同调制方式的光信号中恢复原始电信号,包括直接检测和相干检测。 第六章 光通信系统:构建信息传输的桥梁 本章将前面介绍的各个组成部分整合起来,构建一个完整的光通信系统,并探讨系统的关键性能指标。 光通信系统的基本结构: 描绘发送端、传输介质和接收端的基本框图。 系统性能指标: 讲解比特误率(BER)、信噪比(SNR)、传输速率、传输距离、频谱效率等关键指标。 无中继光通信系统: 分析在没有中继器的情况下,信号损耗和色散如何限制传输距离。 中继光通信系统: 介绍光中继器的作用,以及如何通过光放大器来克服损耗。 光复用技术: 讲解波分复用(WDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)等技术,它们如何提高系统的传输容量。 光网络: 概述点对点、总线型、星型等不同的光网络拓扑结构。 第七章 未来发展与应用: 本章将展望光子学和光通信的未来发展趋势,并介绍其在各个领域的广泛应用。 下一代光通信技术: 探讨相干光通信、多维复用、人工智能在光通信中的应用等前沿技术。 光子集成: 介绍如何将多种光学功能集成到单个芯片上,实现小型化、低功耗的光通信器件。 光子计算与量子通信: 简要介绍光子学在计算和通信领域的新兴应用。 光通信的应用领域: 涵盖互联网骨干网、城域网、接入网、数据中心互联、无线回传等。 通过对这些章节的学习,读者将能够深刻理解光子学在现代信息社会中的核心作用,并对光通信系统的工作原理有清晰的认识。本书适合电子工程、通信工程、物理学等相关专业的学生以及对光通信技术感兴趣的工程师和研究人员阅读。

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读后感

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**初读《光子学与光通信导论》:一份充满期待但略显陌生的初体验** 拿到这本《光子学与光通信导论》的书,内心是充满好奇与一丝忐忑的。封面设计简洁明了,书名直接点出了其核心内容,这无疑为我这样初涉此领域的研究生指明了方向。然而,当我翻开第一页,接触到的那些专业术语、复杂的公式和抽象的理论时,一股强烈的“陌生感”扑面而来。尽管我知道这本书是入门级的,但某些章节的内容,例如对光波导理论的深入剖析,特别是其中涉及的麦克斯韦方程组推导,以及不同模式在光纤中传播的细节阐述,对我来说仍是一道不小的挑战。我试图理解其中的物理原理,例如光的衍射和干涉是如何在特定结构中被引导和控制的,但即使是对基础概念的解读,有时也需要反复阅读,甚至结合外部资料才能勉强跟上作者的思路。我尤其对书中关于光子晶体的部分感到困惑,虽然知道它在光控制方面有着革命性的潜力,但其构建原理和实际应用案例的联系,在我看来似乎还存在一层隔阂。这本书在理论深度上显然是足够的,但对于完全没有相关背景知识的读者来说,可能需要花费更多的时间和精力去消化。我期待着在后续的阅读中,能够逐渐克服这些理解上的障碍,真正领略光子学与光通信的魅力。

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**对《光子学与光通信导论》初探:清晰的框架,但细节处的“留白”令人遐想** 初翻《光子学与光通信导论》,我最直观的感受是其内容的组织结构非常清晰。从基础的光学现象出发,逐步深入到光子学的核心概念,再过渡到光通信的系统构建,整个脉络一目了然。这对于理清学习思路来说,无疑是一大福音。然而,在某些关键的转折点,或者是在深入阐述某些复杂技术时,我发现书中存在着一些“留白”,或者说,它仅仅是点到为止,留给读者更多的思考空间。例如,在讨论光调制和解调技术时,书中简要介绍了幅度调制、相位调制等基本原理,但对于不同调制格式的优缺点,以及在不同通信场景下的选择依据,并没有进行过于细致的比较和分析。同样,在关于光检测器的章节,虽然列举了多种类型,但它们在实际应用中的性能差异、成本考量以及对不同信号的适应性,这些“接地气”的细节描述则略显不足。我个人倾向于在学习理论的同时,能够更深入地了解其在工程实践中的具体权衡和取舍。这种“留白”固然能激发读者的主动探索精神,但对于初学者来说,或许会感到一些信息上的缺失,需要花费更多的时间去查阅补充资料,才能形成一个更全面的认知图谱。

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**初窥《光子学与光通信导论》:理论的深度足够,但例证的广度可以拓展** 拿到《光子学与光通信导论》这本书,首先映入眼帘的是其深入的理论分析。作者在讲解光与物质相互作用的原理时,比如对非线性光学效应的描述,引入了大量的数学模型和物理图像,对于理解这些复杂的现象提供了强有力的支撑。关于光纤的模式理论,以及不同模式在传输过程中可能引起的串扰和失真,书中都有相当详尽的阐述,这无疑是为深度研究打下了坚实的基础。但是,在阅读过程中,我发现书中引用的例证,或者说是实际应用案例,相对集中在几个典型的领域,例如传统的光纤通信系统。尽管这些例子是经典的,但对于我们身处快速变化的科技时代,我希望能看到更多前沿领域的应用,比如在生物医学成像中的光控技术、在量子通信中的光子态制备与探测,或者是在先进光学测量中的新型传感器技术。拓展例证的广度,不仅能让理论知识更加生动有趣,也能帮助读者更清晰地认识到光子学和光通信技术在不同学科交叉领域所展现出的巨大潜力,从而激发更广泛的学习兴趣和创新思维。

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**《光子学与光通信导论》:严谨的逻辑,但知识体系的连贯性待加强** 阅读《光子学与光通信导论》的过程中,我对其严谨的逻辑性和一丝不苟的科学态度留下了深刻印象。书中对于光的基本性质,例如波粒二象性、相干性等概念的阐述,以及由此衍生的干涉、衍射等现象的数学模型,都显得非常严谨。作者在推导过程中,步步为营,逻辑清晰,使得读者能够理解每一个公式的来源和意义。然而,在整体的知识体系的连贯性方面,我个人感觉还有一些可以提升的地方。书中的某些章节,虽然内容本身是扎实的,但它们之间的过渡和联系,并非总是那么顺畅。例如,在讲完基础光学原理后,直接跳到复杂的半导体材料特性,再到光通信系统的整体架构,这种跳跃感偶尔会让我觉得有些突兀。我更希望看到的是,前一个章节的结论如何自然而然地引出后一个章节的内容,或者说,每一个技术环节是如何在整个光通信链条中起到承上启下的作用。比如,关于光放大器的工作原理,在详细介绍后,如果能更明确地说明它如何解决长距离传输中的信号衰减问题,以及与前后的信号处理环节的配合,我想这样的知识体系会更加完整和易于掌握。

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**《光子学与光通信导论》:理论扎实,但应用场景的描绘略显单薄** 这本书在理论构建上可谓是相当扎实,尤其是在探讨基础光学原理方面,比如对激光器的增益介质、谐振腔以及受激发射过程的详细讲解,逻辑清晰,条理分明。作者对半导体光电器件的介绍,特别是LED和激光二极管的P-N结特性、载流子复合机制以及出光效率的分析,也颇具深度。然而,在阅读过程中,我始终觉得书中对这些先进技术在现实世界中的具体应用场景的描绘,似乎还不够丰富和生动。例如,在介绍光纤通信的章节,虽然提到了光信号的传输损耗、色散等关键技术指标,但对于如何将这些理论知识转化为我们日常生活中能够感知到的高速网络、高清视频,甚至远程医疗等具体应用,书中给出的实例相对较少,或者说,这些联系被“一笔带过”了。我希望能看到更多关于光通信系统整体架构、不同传输介质的优劣对比,以及未来网络发展趋势的深入探讨。这本书更像是一本“教科书”,它为你打下了坚实的基础,但如何“学以致用”,让这些知识在我们身边落地生根,这部分的内容,我个人认为还有提升的空间,让读者能够更直观地感受到光子学和光通信的价值和力量。

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