具体描述
《普通高等教育十一五国家级规划教材•微波技术与微波电路》以场、路结合的方法系统地论述微波技术、微波电路、天线与电波传播的基本理论、基本技术和基本分析方法。内容包括微波的特点与应用，微波的产生、变换、放大、控制、传输、测量、辐射与接收、传播等。内容丰富、全面、翔实，表述去繁就简、深入浅出，对非电磁场专业学生学习微波技术与天线、微波电路等知识是一本好教材。
《光通信原理与器件》 内容简介 本书深入浅出地阐述了光通信的核心原理、关键技术以及各类核心器件的构造、性能和应用。全书共分为十五章，逻辑严谨，内容详实，旨在为读者构建一个全面而深刻的光通信知识体系。 第一章 光纤通信概述 本章首先回顾了通信技术的发展历程，引出光纤通信作为新一代通信技术的优越性。接着，详细介绍了光纤通信系统的基本组成，包括光源、调制器、光纤传输链路、光放大器、光检测器和解调器等。重点阐述了光纤通信的优势，如极高的带宽、极低的损耗、抗电磁干扰能力强以及保密性好等。最后，对光纤通信的未来发展趋势进行了展望，包括超高速、超大容量、全光网络和量子通信等前沿领域。 第二章 光在光纤中的传播 本章是理解光纤通信的基础。首先，从几何光学角度出发，详细讲解了光的全反射原理，这是光在光纤中传输的核心机制。然后，引入了光波导理论，基于麦克斯韦方程组，推导了光纤的传播方程，并分析了光纤的模式特性。重点区分了单模光纤和多模光纤的结构差异、模式数量以及它们在实际应用中的选择依据。此外，详细探讨了光纤中的传播损耗，包括吸收损耗、散射损耗（瑞利散射和米氏散射）以及弯曲损耗，并分析了不同损耗机制的影响因素。最后，对光纤中的色散现象进行了深入剖析，包括材料色散、波导色散和模式色散，并提出了减少色散的方法，如使用色散补偿光纤。 第三章 光源 光源是光纤通信系统的“心脏”，本章对此进行了详尽的介绍。首先，重点讲解了激光器的基本原理，包括受激辐射、粒子数反转、谐振腔和阈值电流等概念。然后，详细介绍了在光通信中常用的半导体激光器，包括激光二极管（LD）和边沿发射激光器（EEL）等，阐述了它们的结构、工作原理、性能参数（如输出功率、波长稳定性、线宽）以及在不同应用场景下的特点。接着，讲解了发光二极管（LED）的原理和特点，并对比了LD和LED在光通信中的优劣。此外，还介绍了表面发射激光器（VCSEL）及其在并行光通信中的潜力。最后，讨论了光源的调制性能，包括直接调制和外部调制，以及高速光信号产生对光源提出的挑战。 第四章 光调制器 调制器是实现光信号信息加载的关键器件。本章详细介绍了光调制器的基本原理和类型。首先，阐述了调幅（AM）、调频（FM）和脉冲编码调制（PCM）等基本调制方式。然后，重点讲解了电光调制器，包括Mach-Zehnder调制器（MZM）和电吸收调制器（EAM），详细分析了它们的结构、工作原理、驱动电压、消光比、带宽等关键参数，以及在不同调制格式下的应用。接着，介绍了声光调制器和热光调制器，并分析了它们的适用范围。最后，讨论了高速调制器面临的挑战，如驱动电路的匹配、寄生参数的影响以及热效应等。 第五章 光检测器 光检测器负责将接收到的光信号转换为电信号，是光通信链路的“耳朵”。本章详细介绍了各种光检测器的原理和性能。首先，讲解了光电导效应和光伏效应，这是光检测器工作的基础。然后，重点介绍了半导体光电探测器，包括PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。详细分析了它们的结构、工作原理、响应速度、量子效率、暗电流、噪声以及检测灵敏度等性能指标。对比了PIN和APD的优劣，以及它们在不同应用场景下的选择。最后，讨论了光检测器的速度限制、噪声源以及接收灵敏度提升的技术。 第六章 光放大器 在长距离传输中，光信号会衰减，需要光放大器进行信号增益。本章详细介绍了各种类型的光放大器。首先，重点讲解了掺铒光纤放大器（EDFA），这是目前最广泛使用的光放大器。详细分析了EDFA的增益机制、泵浦源、噪声特性（ASE）、增益平坦化技术以及在不同波长范围内的应用。接着，介绍了其他类型的光放大器，如半导体光放大器（SOA），并分析了SOA的工作原理、增益特性、饱和效应以及其在光交换和光再生中的应用。最后，讨论了光放大器的发展趋势，如高功率、宽带和低噪声放大器。 第七章 光通信系统设计 本章将前面章节的理论知识融会贯通，讲解光通信系统的整体设计。首先，概述了光通信系统的分类，如点对点、多点、无线光通信等。然后，详细介绍了光通信系统的链路预算，包括发送光功率、接收灵敏度、光纤损耗、连接器损耗、衰减和色散等因素的计算。接着，讨论了信噪比（SNR）和比特误码率（BER）等关键性能指标的确定。最后，重点讲解了不同光通信系统的应用，如固定网络（长途、区域、接入网）、移动通信回传、数据中心互连（DCI）以及特种光纤通信等。 第八章 光器件制造技术 本章探讨了支撑光通信器件制造的关键技术。首先，介绍了半导体材料的生长与外延技术，如MOCVD和MBE。然后，详细讲解了光刻、刻蚀、薄膜沉积等微纳加工技术，这些是制造集成光器件的基础。接着，介绍了光纤的制造工艺，包括预制棒的拉制和拉丝过程，以及光纤的包覆和测试。此外，还讲解了光学元件的精密加工和表面处理技术。最后，讨论了器件的封装技术，包括光耦合、电连接和热管理等，以及可靠性测试和质量控制。 第九章 光纤传感技术 光纤传感技术利用光纤对外界环境变化敏感的特性，实现对物理量的测量。本章详细介绍了光纤传感的基本原理和应用。首先，讲解了基于光纤损耗、散射和色散的传感机理。然后，重点介绍了分布式光纤传感技术，如分布式温度传感（DTS）和分布式应变传感（DSS），以及它们的工作原理。接着，介绍了点式光纤传感技术，如基于布拉格光栅（FBG）的传感元件，以及FBG的制备和传感原理。最后，详细阐述了光纤传感技术的应用领域，包括结构健康监测、环境监测、电力巡检、医疗诊断等。 第十章 光网络技术 本章聚焦于构建高效、灵活的光网络。首先，介绍了光网络的层次结构，包括光传输网络（OTN）和光接入网（OAN）等。然后，详细讲解了波分复用（WDM）技术，包括波分复用的基本原理、复用器（Mux）和解复用器（Demux）的结构与性能。重点分析了粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）的特点和应用。接着，讨论了光交换技术，包括光开关、光交叉连接（OXC）和光分插复用器（OADM）等。最后，展望了软件定义光网络（SDON）和全光网络的发展前景。 第十一章 现代光通信系统 本章关注当前和未来先进的光通信系统。首先，详细介绍了相干光通信技术，包括相干接收、相位调制和幅度调制，以及这些技术如何显著提升传输速率和频谱效率。然后，讨论了多维调制技术，如极化复用和多电平调制。接着，介绍了高级纠错码（FEC）技术，如低密度奇偶校验码（LDPC）和里德-所罗门码（RS），它们如何有效降低误码率。最后，深入探讨了400Gb/s、800Gb/s乃至Tb/s级别的高速光通信系统的挑战与解决方案。 第十二章 无线光通信 无线光通信利用自由空间传播光信号，是实现高速无线连接的一种补充。本章详细介绍了无线光通信的原理、系统构成和应用。首先，阐述了自由空间光传播的特点，包括对大气湍流、雨、雾等的影响。然后，介绍了无线光通信系统的组成，包括发射端、接收端、调制解调器和信道估计等。重点讲解了如何克服大气衰减和散射的影响，提高信号的稳定性和可靠性。最后，详细讨论了无线光通信在城域网连接、卫星通信、海底通信以及物联网（IoT）中的应用前景。 第十三章 光伏效应与太阳能电池 尽管与传统的通信光器件有所区别，但光伏效应在太阳能电池领域的广泛应用也与光电转换原理息息相关，故在本章进行介绍。首先，讲解了半导体材料的能带理论，并阐述了光子激发电子产生空穴对的机理。然后，详细介绍了PN结在光伏效应中的作用，以及太阳能电池的工作原理。重点分析了太阳能电池的性能参数，如开路电压、短路电流、填充因子和转化效率。最后，讨论了不同类型太阳能电池（如硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池等）的特点及其在能源领域的应用。 第十四章 量子光学基础与量子通信 量子光学是未来通信技术的重要基石。本章为读者介绍量子光学的基础知识，并引出量子通信的概念。首先，讲解了光的量子特性，如光子概念和光子能量。然后，介绍了量子叠加和量子纠缠等基本量子现象。接着，阐述了量子密钥分发（QKD）的原理，强调其利用量子力学原理实现理论上不可破解的保密通信。最后，对量子通信的未来发展进行了展望，包括量子隐形传态和量子网络的可能性。 第十五章 光通信的未来发展趋势 本书的最后一章，将对光通信技术的未来进行展望。首先，预测了通信速率的持续提升，以及对更高效调制、编码和传输格式的需求。接着，探讨了全光网络的进一步演进，包括如何实现更灵活、更智能的光交换和路由。此外，还关注了人工智能（AI）在光通信领域的应用，如智能网络管理、故障预测和优化。最后，对光通信在物联网、5G/6G通信、大数据和云计算等新兴技术中的关键作用进行了总结和展望。 本书力求理论与实践相结合，既包含了扎实的基础理论，也涵盖了当前和未来光通信领域的热点技术和发展方向。通过学习本书，读者将能够全面掌握光通信的核心知识，为进一步深入研究或从事相关工作奠定坚实的基础。
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