Free-Space Laser Communication Technologies (Proceedings of S P I E) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:David L. Begley

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1988-01

价格:USD 45.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780892529209

丛书系列:

图书标签:

• 激光通信
• 自由空间通信
• 光学通信
• 空间通信
• SPIE
• 光纤通信
• 无线通信
• 信息技术
• 光学工程
• 通信技术

聚焦现代光电与信息传输的前沿探索：一部关于先进光通信与光电子器件的综合论述 本书涵盖了当前光通信领域一系列至关重要的理论基础、新兴技术路径以及关键工程实践，旨在为专业研究人员、系统设计工程师以及对光电子技术有深入兴趣的读者提供一个全面且富有洞察力的视角。全书结构严谨，内容深入，覆盖了从基础物理原理到尖端应用的全景图。 第一部分：光波导与集成光学器件的精细化设计 本部分深入探讨了构成现代光通信系统的核心基础设施——光波导结构及其集成器件的最新发展。 1. 高性能光波导理论与制造工艺： 详细分析了不同类型光波导（如脊波导、埋藏波导、光子晶体波导）的模式特性、损耗机制及其耦合效率。重点阐述了利用先进微纳加工技术（如电子束光刻、聚焦离子束刻蚀）实现亚波长结构制造的精度控制。讨论了在硅基、氮化硅基、磷化铟基平台上的波导性能优化，以适应更高带宽和更低功耗的要求。 2. 调制器与探测器的高速化： 详细解析了电光调制器（EOM）和载流子调制器的物理原理，特别是马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和旅行波调制器（TWM）在实现百吉赫兹级别调速方面的挑战与突破。对雪崩光电二极管（APD）和PIN光电二极管在接收端如何兼顾高灵敏度与宽带响应进行了深入探讨，包括新型半导体材料在光敏层中的应用前景。 3. 集成光学器件的系统级优化： 探讨了光开关、耦合器、合路器/分路器（MUX/DEMUX）的性能指标，如串扰、插入损耗和热稳定性。重点介绍了基于非线性效应的片上光放大器（SOA）和微环谐振腔（MRR）在实现高密度波分复用（DWDM）系统中的关键作用和限制因素。 第二部分：先进光纤通信系统的理论与实现 本部分着眼于传输介质本身的特性，以及如何通过信号处理和系统架构创新来克服光纤通信中的固有瓶颈。 1. 信号传输的非线性效应与补偿： 全面梳理了光纤中的自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）、四波混频（FWM）等非线性效应的数学模型及其对信号质量的影响。详细介绍了相干检测技术如何通过数字信号处理（DSP）实现这些复杂非线性失真的实时补偿，特别是基于频域卷积和迭代算法的补偿策略。 2. 超高速光传输网络的容量扩展： 深入分析了空分复用（SDM）技术，包括少模光纤（MMF）和多芯光纤（MCF）的模式耦合、模式划分以及模式分离的难题。对相干多输入多输出（MIMO）处理技术在SDM系统中的应用进行了详尽的理论推导和仿真验证，阐述了其如何显著提升单根光纤的传输容量。 3. 概率整形（Probabilistic Shaping）与容量优化： 探讨了如何通过动态调整调制格式（如QAM阶数）的符号概率分布，使传输速率更贴近香农极限。详细介绍了熵编码和后向适应算法在实际网络部署中的实施细节，以最大化频谱效率。 第三部分：自由空间光通信（FSO）的物理限制与应用拓展 本部分聚焦于大气信道下的光传输技术，分析了其相对于光纤的独特优势和环境制约。 1. 大气湍流对光束传播的影响： 详细阐述了大气折射率不均匀性引起的闪烁（Scintillation）、波前畸变和光束展宽的物理机制。应用了科尔莫戈罗夫（Kolmogorov）湍流模型，并推导了不同光束（如高斯光束、平顶光束）在湍流信道下的功率谱密度和平均信噪比下降的定量关系。 2. 激光束自适应光学补偿系统： 重点分析了自适应光学（AO）系统在FSO中的应用。详细描述了波前传感器（如夏克-哈特曼传感器）的工作原理、变形镜（DM）的驱动机制以及闭环控制算法（如快速傅里叶变换基或模式基控制）如何实时校正湍流引起的相位误差，从而恢复光斑的聚焦质量。 3. 混合通信架构与信道建模： 探讨了如何将FSO技术与无线电频率（RF）或卫星链路结合，构建鲁棒的异构网络。对不同天气条件（雾、雨、雪）下可见光和红外波段的衰减特性进行了实测数据分析和模型拟合，为工程设计提供了可靠的信道裕度计算依据。 第四部分：新兴光电技术与跨界融合 本部分展望了支撑下一代信息处理的颠覆性技术，强调光电融合带来的计算范式变革。 1. 光计算与神经形态计算： 介绍了基于集成光子芯片的线性代数运算加速器，特别是利用矩阵乘法单元（MMU）的并行性实现深度学习推理。对基于相干调制和干涉仪阵列的光学神经网络模型（如基于波导耦合的权重连接）的训练机制、收敛速度和能效优势进行了深入分析。 2. 量子密钥分发（QKD）的工程化： 阐述了BB84、SARG04等协议的理论基础，重点讨论了在城域网尺度上实现远距离QKD所面临的实际挑战，包括单光子源的亮度与稳定性、信道损耗对密钥生成率的影响，以及如何与传统网络实现共存与安全对接。 3. 极高频率（太赫兹/亚毫米波）光子学接口： 探讨了光电转换技术在衔接光域与太赫兹频段中的关键作用。分析了光泵浦太赫兹产生器（OPTP）和光探测器的带宽限制，以及它们在高速无线回传和安全成像中的潜在应用。 本书通过对上述四个维度的深入剖析，为读者构建了一个从基础物理到前沿应用，覆盖光纤、自由空间及新型计算范式的综合性知识体系。

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**自由空间激光通信：面向未来的互联互通解决方案？** 作为一名长期关注前沿技术应用场景的爱好者，我对能够解决现实世界问题的创新技术总是充满热情。这本《Free-Space Laser Communication Technologies》在我看来，正是一项极具颠覆性、能够深刻影响我们未来互联互通方式的技术。我热切地期待着书中能够描绘出自由空间激光通信在不同领域的广阔应用前景。例如，在城市交通管理中，是否可以通过激光通信实现无人驾驶车辆之间的高效信息交换，从而提升交通安全和运行效率？在智慧城市的建设中，它又将如何赋能海量的传感器网络，实现数据的实时采集和分析？我尤其关注其在偏远地区和灾难救援中的潜力。当传统的通信基础设施受损或无法覆盖时，自由空间激光通信是否能够提供一种快速部署、灵活可靠的通信方案，帮助连接那些曾经被孤立的区域？此外，我也对书中是否会提及与现有通信技术（如5G、Wi-Fi）的融合应用充满好奇。自由空间激光通信是会成为独立的通信链路，还是会与现有网络形成互补，共同构建一个更加强大和全面的通信体系？我希望这本书能够激发我对未来通信设想的无限可能。

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**初探自由空间激光通信的迷人世界** 我一直对通信技术的未来充满好奇，尤其是那些能够突破物理限制、实现高速无线连接的创新。当我在书店偶然翻到这本《Free-Space Laser Communication Technologies》时，一种强烈的预感告诉我，这本书将为我打开一扇通往未知领域的大门。虽然我尚未深入研读其中的具体技术细节，但光是目录和引言部分就足以让我激动不已。书名本身就充满了科技感，“自由空间”暗示着不受线缆束缚的灵活性，“激光通信”则预示着前所未有的带宽和速度。我开始想象，未来的城市可能会被一种无形的、高速的网络连接起来，人们可以随时随地享受沉浸式的虚拟现实体验，或者进行远距离的实时高清视频会议，一切都将如同近在咫尺。这本书似乎正是这一切的基石，它集合了来自世界顶尖研究人员的智慧，深入探讨了这项革命性技术的方方面面。我迫不及待地想要了解，究竟是什么样的物理原理支持着这种“空中”的信息传输？在克服了大气湍流、光束衰减等诸多挑战的同时，研究人员是如何设计出如此精密的系统？书中会不会提及那些在太空探索、地面通信、甚至是军事应用中崭露头角的实际案例？我期待着在书中找到答案，并对这项技术在塑造我们未来生活中的作用有更深刻的认识。

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**深入理解自由空间激光通信的挑战与机遇** 作为一名对通信行业发展趋势有着敏锐洞察力的专业人士，我深知当前传统通信方式所面临的瓶颈，以及技术创新所带来的巨大潜力。这本《Free-Space Laser Communication Technologies》在我的眼中，不仅仅是一本技术手册，更是一份关于未来通信格局的深刻洞察。我尤其关注书中对于“挑战”部分的阐述，因为我知道，任何一项颠覆性技术的诞生，都离不开对重重困难的克服。大气环境的复杂性，例如湍流、散射和吸收，对于激光束的稳定传播无疑是巨大的考验。书中是否详细分析了这些环境因素对通信质量的影响，并提出了相应的解决方案？例如，是否会介绍先进的自适应光学技术、光束稳定系统，或是采用特定的调制编码方案来提升链路的鲁棒性？此外，我还需要了解激光通信的安全性问题，以及如何在开放空间中实现可靠的密钥分发和数据加密。另一方面，我也对书中可能提及的“机遇”充满期待。一旦这些技术挑战得以解决，自由空间激光通信将为我们带来哪些前所未有的应用场景？例如，在物联网的部署、无人机的集群通信、甚至是近地轨道卫星之间的互联互通方面，它是否会成为关键的赋能技术？我希望这本书能够提供一个全面、深入的视角，帮助我理解这项技术的潜力和发展前景。

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**对自由空间激光通信技术发展历程的思考** 我一直对科技发展的历史脉络和演变过程抱有浓厚的兴趣。在我看来，理解一项技术是如何从概念走向现实，再到不断迭代和完善，是理解其价值和意义的重要途径。这本《Free-Space Laser Communication Technologies》吸引我的地方在于，它很可能不仅仅是一份静态的技术总结，而是一份动态的发展记录。我猜测，书中会回溯自由空间激光通信技术的起源，讲述早期科学家们如何受到光通信潜力的启发，并进行初步的理论探索和实验验证。随着时间的推移，哪些关键的科学突破和工程创新，推动了这项技术向更成熟的方向发展？是否会提到那些具有里程碑意义的实验，例如首次成功的远距离自由空间激光链路演示，或是早期在特定场景下的应用尝试？我希望书中能够深入探讨不同发展阶段所面临的技术难题，以及研究人员是如何通过不懈的努力，逐步攻克这些难题的。例如，早期的激光器稳定性、光束指向精度、以及接收端的灵敏度等问题，是如何被逐步解决的？我期望通过阅读这本书，能够更清晰地勾勒出自由空间激光通信技术的发展轨迹，并从中汲取关于技术创新和持续进步的宝贵经验。

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**探究自由空间激光通信的技术深度与前沿洞见** 我对技术细节有着天然的求知欲，尤其是在那些能够改变我们生活方式的前沿科技领域。这本《Free-Space Laser Communication Technologies》在我看来，提供了一个深入探索自由空间激光通信技术核心奥秘的绝佳机会。我迫不及待地想了解书中对于激光器类型、光束调制方式、以及接收端光电探测器等关键组件的详尽介绍。例如，书中是否会深入探讨不同波长激光在自由空间传输中的优势和劣势？是否会详细分析诸如强度调制、相位调制、还是更复杂的MIMO编码等调制技术，以及它们对通信速率和链路稳定性的影响？此外，我非常关注书中对于大气效应补偿和光束跟踪技术的阐述。如何在动态变化的大气环境中，维持激光束的精确指向和稳定接收，这无疑是技术的关键所在。我猜测书中会详细介绍先进的伺服控制系统、自适应光学器件，以及智能化的算法，来应对这些挑战。如果书中还能触及到一些前沿的研究方向，例如量子密钥分发在自由空间激光通信中的应用，或者全新的光纤与自由空间链路之间的无缝切换技术，那将更是令我欣喜若狂。我期待这本书能够为我带来一场关于技术原理的深度解析，并拓展我对这项未来通信技术实现的认知边界。

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