具體描述
好的，以下是為您的圖書《IP與ATM網絡中的QoS和業務量管理》量身定製的、不包含該書內容的詳細圖書簡介，力求內容充實、專業且自然流暢： --- 《現代光通信係統：理論、設計與優化》 內容提要： 本書係統深入地探討瞭現代光通信係統的核心原理、關鍵技術、係統設計方法及其在當前信息基礎設施中的優化策略。在全球數據流量呈指數級增長的背景下，光縴通信已成為承載海量信息的基石。本書旨在為光電子學、通信工程、信息物理係統等領域的研究人員、工程師和高年級學生提供一本既具前沿性又強調工程實踐的權威參考書。 全書圍繞“高速、長距離、高可靠性”三大目標展開，從光波導的基本物理特性入手，逐步構建起一個完整的現代光通信鏈路模型。重點突齣瞭先進調製格式的選擇、非綫性效應的抑製、光電同調接收技術的應用，以及麵嚮未來網絡（如數據中心互聯和城域網絡）的光傳輸架構演進。 --- 第一部分：光傳輸基礎與物理層原理 本書開篇部分奠定瞭堅實的物理學和數學基礎，聚焦於光在光縴中的傳播特性。 第一章：光縴導波理論與損耗機製 本章詳細闡述瞭光縴作為傳輸介質的電磁場理論基礎，包括模式場分布、單模與多模光縴的區分。深入分析瞭光縴中的基本損耗來源，如瑞利散射、吸收損耗（紫外和紅外吸收）以及彎麯損耗的定量分析。特彆強調瞭有效模場麵積（Aeff）對色散和非綫性效應的影響，為後續係統設計打下基礎。 第二章：色散管理技術 色散是限製光縴通信係統性能的首要因素之一。本章細緻剖析瞭由材料色散、波導色散共同構成的總群速色散（GVD），及其對脈衝展寬的影響。本書不僅討論瞭傳統的補償光縴技術（如DCF），還重點介紹瞭先進的色散管理方案，例如：零色散位移光縴（NZDSF）的特性、基於啁啾布拉格光柵（FBG）的色散管理，以及在超高速係統中采用的色散補償算法在接收端如何實現。 第三章：光通信中的非綫性效應 隨著光功率密度的增加，光縴非綫性效應成為高速傳輸的瓶頸。本章係統講解瞭自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）、四波混頻（FWM）以及受激拉曼/布裏淵散射的物理機理及其對信號質量的影響。針對這些效應，本書提齣瞭先進的工程對策，如高斯脈衝整形、適當的工作波長選擇，以及在相乾接收係統中如何利用數字信號處理（DSP）技術進行部分補償。 --- 第二部分：先進調製與接收技術 本部分是全書的核心，聚焦於如何利用數字技術和先進的光調製技術，突破傳統強度調製的速度限製。 第四章：偏振復用與高階調製格式 本章深入探討瞭如何通過偏振復用（PDM）技術將係統容量翻倍。隨後，詳細分析瞭脈衝幅度調製（PAM-4）、正交相移鍵控（QPSK）、16正交幅度調製（16-QAM）乃至64-QAM等高階調製格式的星座圖、信息論容量（譜效率）以及它們對光信噪比（OSNR）的要求。內容涵蓋瞭調製格式的選擇標準、互模間乾擾（ISI）的緩解以及非綫性影響下的星座圖畸變分析。 第五章：相乾光接收機與數字信號處理 相乾檢測是現代高速光網絡的關鍵。本章全麵解析瞭全數字相乾接收機的架構，包括本振光耦閤、高速ADC/DAC的性能要求。重點闡述瞭數字信號處理（DSP）在相乾接收中的核心作用，包括：載波恢復（頻率和相位同步）、M-MIMO（多輸入多輸齣）均衡器用於補償色散和偏振模色散（PMD），以及如何通過DSP有效地分離齣正交偏振通道的數據流。 第六章：光信噪比（OSNR）與係統裕度計算 OSNR是衡量光通信係統性能的關鍵指標。本章闡述瞭OSNR的精確定義及其與係統傳輸距離、傳輸速率的內在聯係。詳細介紹瞭係統設計中必需的功率預算分析，包括激光器的噪聲特性、接收機的靈敏度、光放大器的增益平坦度和噪聲係數（NF）。最後，基於前嚮糾錯（FEC）的編碼增益，指導讀者如何科學地確定係統所需的最小OSNR裕度，確保長距離傳輸的可靠性。 --- 第三部分：網絡層集成與係統架構 本書的後半部分將視角從單通道傳輸擴展到整個網絡層麵的集成與優化。 第七章：光放大技術與動態增益控製 係統闡述瞭摻鉺光縴放大器（EDFA）的工作原理、關鍵參數（如增益帶寬、飽和輸齣功率）及其噪聲特性。針對波分復用（WDM）係統，本書探討瞭動態增益均衡（DGE）技術的重要性，包括使用增益平坦化光縴（ অনুগ্রহ）或動態濾波器陣列（DFA）來應對不同通道間增益競爭。同時，簡要介紹瞭新型放大技術如拉曼放大器在超長距離傳輸中的應用潛力。 第八章：波分復用（WDM）網絡設計與交叉連接 本章聚焦於如何將多個獨立光通道集成到一根光縴中。詳細分析瞭C波段、L波段的利用，以及DWDM係統中關鍵元件——密集波分復用器（DWDM MUX/DEMUX）的設計挑戰。重點討論瞭全光網絡中的交叉連接技術，包括光開關矩陣（MEMS、SOA-based）和矩陣式波導交叉連接（AWG/ROADMs）在動態網絡重構中的作用。 第九章：麵嚮數據中心和5G的迴傳光網絡 本書最後一部分關注當前熱點應用。探討瞭麵嚮超大規模數據中心互聯（DCI）對低成本、高密度傳輸的需求，以及相乾技術如何下沉到城域層級。針對5G移動迴傳網絡，分析瞭對低延遲和高可靠性的特殊要求，以及如何利用彈性波長技術（Flex-Grid）匹配不同業務的帶寬需求，實現頻譜資源的最高效利用。 --- 本書特色： 工程實踐導嚮： 每個理論章節後附有基於實際工程參數的案例分析和 MATLAB/Python 仿真思路指導。 前沿深度： 深入探討瞭相乾檢測、高階調製和非綫性補償等尖端技術，確保內容與工業界同步。 全麵覆蓋： 理論基礎與實際係統架構的有機結閤，適用於從器件到網絡層麵的全景理解。 本書是光通信工程師、係統架構師、研究生及相關領域科研人員進行理論學習、項目設計和前沿研究的必備工具書。
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