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出版者:Wiley-Interscience

作者:Govind P. Agrawal

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2002-6-15

价格:USD 147.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471215714

丛书系列:

图书标签:

• 光电
• 光纤
• fiber
• 物理
• 通信
• 英文教材
• 英文原版
• English
• Fiber-Optic Communication
• Communication Systems
• Optical Fiber
• Telecommunications
• Networks
• Signal Processing
• Waveguides
• Combined Systems
• Electronics
• Engineering

《光信号传输的奥秘：现代通信的基石》 内容简介： 本书深入剖析了现代通信领域中最具变革性技术之一——光信号传输的原理、构成与应用。我们聚焦于信息如何在物理世界中以光的形式高效、忠实地传递，为读者构建一个关于光纤通信系统的全面认知框架。 第一部分：光信号的物理基础与传输媒介 本部分首先将引领读者回顾光的基本性质，包括波粒二象性、光的频率、波长与颜色的关系，以及光在不同介质中传播时的折射与反射现象。在此基础上，我们将重点阐述光纤作为信息传输核心媒介的物理原理。读者将了解到光纤的独特结构，特别是其纤芯（core）与包层（cladding）的折射率差异如何利用全内反射（Total Internal Reflection）原理，实现光信号在纤芯内无损耗的引导。我们将详细介绍不同类型光纤的特点，如多模光纤（Multimode Fiber）与单模光纤（Singlemode Fiber），以及它们在传输带宽、色散效应和应用场景上的区别。同时，对光纤材料的选择、制造工艺及其对传输性能的影响也将进行深入探讨，例如玻璃光纤和塑料光纤的优缺点，以及它们的损耗特性。 第二部分：光信号的产生、调制与检测 要实现光信号的传输，首先需要将待传输的电信号转换为光信号。本部分将详尽介绍几种关键的光源技术，包括发光二极管（LED）和激光器（Laser Diode），并对比它们的性能指标，如输出功率、光谱宽度、响应速度和调制能力。随后，我们将聚焦于光信号的调制技术。读者将理解如何通过改变光的强度、频率或相位来编码信息，从而实现数字信号或模拟信号的光信号化。例如，幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）在光通信中的具体实现方式。 在信息传输到接收端后，接收端需要将接收到的光信号准确地还原成电信号。本部分将详细介绍光电探测器（Photodetector）的种类与工作原理，如PIN光电二极管（PIN photodiode）和雪崩光电二极管（APD），以及它们的灵敏度、响应时间和动态范围等关键参数。我们将深入探讨如何根据不同的光信号特性和应用需求，选择最合适的光电探测器。此外，放大技术在克服信号衰减方面至关重要，本部分还将介绍光放大器（Optical Amplifier），特别是掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、增益特性以及在长距离传输中的作用。 第三部分：光信号传输中的关键挑战与解决方案 即使采用光纤传输，信号在传播过程中仍然会受到多种因素的影响而发生衰减和畸变。本部分将重点分析这些挑战。首先是光信号的损耗（Loss），包括吸收损耗（Absorption Loss）、散射损耗（Scattering Loss）和连接损耗（Connection Loss），以及它们对传输距离和速率的影响。其次是色散（Dispersion），这是导致信号脉冲展宽、前后脉冲重叠的关键因素，我们将详细介绍几种主要的色散效应，如模间色散（Modal Dispersion，主要存在于多模光纤中）、材料色散（Material Dispersion）和波导色散（Waveguide Dispersion），并探讨如何通过优化光纤设计、使用色散补偿技术（如色散补偿光纤DCM、光栅等）来减轻其影响。 此外，我们还将探讨非线性效应（Nonlinear Effects），当光信号功率足够高时，光纤材料的折射率会随光强变化，从而引发如四波混频（Four-Wave Mixing）、克尔效应（Kerr Effect）等非线性现象，这些也会导致信号失真。本部分将分析这些非线性效应的产生机理及其对系统性能的影响，并介绍相应的抑制方法。 第四部分：光信号传输系统的架构与应用 本部分将从宏观视角审视光信号传输系统。我们将介绍构成一个完整的点对点光通信链路的各个关键节点，包括光源、调制器、光纤链路、光电探测器、解调器以及必要的信号处理单元。我们将解析不同类型的光通信网络架构，例如点对点连接、总线型网络和星型网络，以及它们在实际部署中的优劣。 最后，我们将聚焦于光信号传输技术的广泛应用。读者将了解到其在电信网络（固定电话、互联网骨干网）、数据中心互连、有线电视网络、军事通信、航空航天以及新兴的传感和测量领域中的核心作用。我们将展示光信号传输技术如何支撑起我们现代社会的数字化生活，并展望其在未来通信技术发展中的潜力，例如在5G/6G网络、光互连和量子通信等前沿领域的应用前景。 本书旨在为对光信号传输感兴趣的工程师、研究人员以及技术爱好者提供一个扎实而深入的理论基础，帮助他们理解这一支撑现代通信体系的基石技术。

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这本书的作者在处理前沿技术和历史演变这一块的叙事角度，简直是神来之笔，极大地提升了阅读的趣味性和历史纵深感。他不仅仅是简单地罗列了最新一代的调制格式或最新的光器件进展，而是花了相当的篇幅去回顾早期技术的局限性，例如，他是如何一步步从强度调制发展到相干检测，每一步的跃进背后，解决了哪些关键的瓶颈问题。这种对历史脉络的梳理，使得读者能够清晰地看到整个技术生态是如何“进化”过来的，而不是被动的接受一个“已完成”的产品状态。特别是在讨论光纤放大器（EDFA）的原理时，作者不仅详述了掺铒玻璃的能级结构，还穿插了一些关于光纤通信里程碑事件的“花絮”，例如某个关键实验室的突破时刻。这使得原本枯燥的物理化学过程，瞬间鲜活了起来，仿佛能感受到初代工程师们在实验室里攻克难关的激动心情。这种带着温度和故事的学术写作，让人在学习知识的同时，也油然而生一种对这个领域的敬畏之情。

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这本书的装帧和印刷质量简直是业界良心，纸张厚实，手感沉甸甸的，拿在手里就知道是本沉下心来做内容的硬货。封面设计简约而不失内涵，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，让人一打开就感觉进入了一个严谨而有序的知识殿堂。我特别欣赏作者在排版上的用心，文字间距、行距都拿捏得恰到好处，即便是面对那些极其复杂的公式和图表，也显得井井有条，阅读体验极为顺畅。很多技术书籍，读起来就像在啃一块干瘪的硬面包，但这本书，就像是给你端上了一份精致的法式甜点，知识的吸收过程变得愉悦而非负担。更值得一提的是，这本书的插图和示意图，无论是概念图还是系统架构图，线条都极其清晰锐利，色彩搭配科学合理，比起那些模糊不清、影印质量堪忧的同行，这本书的视觉效果简直是教科书级别的示范。随便翻开任意一页，都能感受到出版方在每一个细节上所投入的巨大心血，这对于我们这种需要长时间阅读技术文献的读者来说，无疑是一种巨大的精神慰藉。它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品，摆在书架上本身就是一种专业态度的体现。

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这本书的叙事逻辑和知识铺陈方式，简直是一场教科书级别的思维导引。作者没有一开始就抛出那些令人望而生畏的深奥理论，而是采用了一种非常精妙的“由浅入深、层层递进”的讲解策略。第一部分像是搭建地基，用最直观的比喻和最基础的光学原理，为读者建立了稳固的认知框架，让你在不完全理解复杂的麦克斯韦方程组时，也能把握住光波传输的核心概念。接着，随着章节的深入，作者开始引入严谨的数学模型和工程实例，但每一次引入新概念，都会有一个清晰的“承上启下”的过渡，确保读者不会在某个知识点上迷失方向。我发现自己读起来很少需要频繁地回翻前面的章节进行查阅，这在我阅读其他同类书籍时是常有的困境。这种行云流水的叙事节奏，让我感觉自己不是在被动地接收信息，而是在和一位经验丰富的工程师进行一场深入的、循序渐进的学术对话。他似乎能洞察到读者在哪个环节会产生疑问，并在你提出问题之前，就已经巧妙地给出了预判性的解答，这种“预见性”的教学设计，是这本书最让我拍案叫绝的地方。

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我必须得强调一下这本书在理论深度和工程实践之间的平衡拿捏得何其精准。许多声称涵盖“系统”的书籍，要么是过度沉溺于纯粹的电磁波理论，晦涩难懂，让人感觉像是在读高等物理教材；要么就是流于表面，只罗列了各种模块的参数，缺乏对底层物理机制的深入挖掘。然而，这本书完美地避开了这两个极端。当你深入研究传输链路的损耗模型时，它不仅会给出精确的公式推导，还会立刻关联到实际光纤衰减的温度依赖性、弯曲敏感性等工程问题，让你清楚地知道这些理论是如何转化为实际的链路预算的。更别提在非线性效应那部分的处理，作者居然能将自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）的复杂偏微分方程，用一种相对直观的方式进行分解和解释，这在其他教材中几乎是难以想象的。它真正做到了将基础物理、器件特性和网络架构紧密地编织在一起，确保读者在掌握“是什么”的同时，也深刻理解了“为什么会这样”以及“工程上如何应对”。这对于我这种需要将理论应用于实际系统设计的工程师来说，价值无可估量。

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如果要用一个词来概括这本书给我的整体感受，那就是“可信赖”。这种信任感并非来自名校光环或者作者的头衔，而是来自于书中每一个论断背后严密的逻辑链条和可被验证的细节。举个例子，在讨论光纤色散补偿时，书中不仅详细对比了传统色散补偿光纤（DCF）和啁啾光纤布拉格光栅（FBG）的优劣，还给出了非常具体的工程参数对比表格，包括插入损耗、有效色散系数的范围，以及在不同传输距离下的实际部署考量。这种细致到可以“直接拿来用”的数据支撑，极大地增强了内容的实用价值。此外，书中的参考文献引用也极为广泛且权威，让人感觉作者的知识储备是经过了数十年的沉淀和跨领域的交叉验证，而不是简单地对现有资料的拼凑整合。它给我的感觉是，这本书不仅仅是作者个人的理解总结，更像是整个行业几十年沉淀下来的“内功心法”，是一本经得起反复推敲和工程实践检验的宝典。对于任何想要在这个领域深耕的人来说，它提供的不仅仅是知识，更是一种看待和解决问题的可靠方法论。

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柯昌剑，光纤通信系统，本科时用的英文教材，Agrawal 大师之作

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读的第一本英文教材

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