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出版者:科学出版社

作者:光信息通信技术手册编辑委员会 编

出品人:

页数:813

译者:金轸裕

出版时间:2004-12

价格:62.80元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030136329

丛书系列:

图书标签:

• 光通信
• 光纤通信
• 信息技术
• 通信工程
• 光电子技术
• 实用手册
• 技术参考
• 光网络
• 通信系统
• 光器件

精品推荐：[书名：光纤通信系统原理与应用] 作者： 张文涛，李明远 出版社： 电子工业出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容提要 本书《光纤通信系统原理与应用》，聚焦于现代光通信领域的核心理论、关键技术和工程实践。本书旨在为高等院校光信息科学、电子信息工程、通信工程等专业的本科生、研究生提供一本系统、深入的教材或参考资料，同时也面向通信运营商、设备制造商及相关领域的研究人员和工程师，提供一个全面回顾和提升专业技能的平台。 本书结构严谨，内容涵盖了从光纤通信的基本物理原理到最新的超高速、大容量传输系统的全貌。全书共分十二章，体系完整，深入浅出，力求在理论深度和工程实用性之间取得最佳平衡。 第一部分：光纤通信基础理论（第1章至第4章） 第1章：光纤通信概述与历史沿革 本章首先界定了光纤通信在现代信息社会中的战略地位，概述了光通信系统的基本组成框图，包括光源、光纤、光电器件和光接收机。随后，系统梳理了光纤通信技术从第一代到最新一代（如空分复用、空域网络）的发展历程，重点分析了驱动技术进步的关键瓶颈和突破口。本章特别强调了光通信的网络化、宽带化和智能化三大趋势。 第2章：光导波理论与光纤特性 这是全书的理论基石。本章详细阐述了电磁波在介质中的传播规律，特别是麦克斯韦方程组在圆柱对称光纤结构中的应用。内容细致入微地覆盖了模式理论，区分了单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）的特性差异。重点分析了导波的截止条件、有效折射率、有效模场面积（Aeff）的计算。此外，对光纤的传输损耗机理进行了深入剖析，包括瑞利散射、吸收损耗和弯曲损耗，并给出了精确的损耗谱图分析方法。 第3章：光纤中的色散与非线性效应 色散是限制高速光通信系统性能的首要因素之一。本章对材料色散、波导色散和总群速度色散（GVD）进行了详尽的数学推导和物理意义阐释。随后，引入了更为复杂的高阶色散的概念及其对超高速脉冲的影响。在非线性部分，本书重点讲解了非线性克尔效应（Self-Phase Modulation, SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）等关键效应。对于每种效应，都提供了其在系统设计中必须考虑的阈值和抑制策略。 第4章：光纤中的损耗与损耗补偿技术 本章对光纤损耗的物理起源进行更深入的探讨，尤其是针对不同波段（如1310nm、1550nm窗口）的损耗特性。深入分析了掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理，包括能级结构、增益带宽和噪声特性。详细介绍了拉曼放大器（SOA）的原理及其在超长距离和超大容量系统中的应用潜力。最后，对比了EDFA和SOA在实际工程部署中的优缺点。 第二部分：核心器件与关键技术（第5章至第8章） 第5章：半导体光源技术 本章详细介绍了光纤通信中常用的激光器，包括直调制激光器（DML）和外调制激光器（EML）。对DFB（分布反馈）激光器和DBR（分布式反馈）激光器的结构、工作特性和调谐机制进行了深入剖析。对于高速传输，重点分析了调制器的性能参数，如半波电压、消光比和带宽限制。 第6章：光电探测器与接收机设计 本章聚焦于光信号的捕获和电信号的恢复。详细介绍了PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理、响应速度和量子效率。接收机部分深入探讨了跨阻放大器（TIA）和限幅放大器（LA）的设计原则，以及如何优化接收机的信噪比（SNR）和误码率（BER）性能，特别关注了灵敏度极限和噪声来源。 第7章：光纤复用与解复用技术 本章系统阐述了波分复用（WDM）技术，这是实现光纤容量扩展的核心手段。详细介绍了无源器件，如薄膜滤光片（TFF）和布拉格光栅（FBG）在构成密集波分复用（DWDM）系统中的应用。内容涵盖了复用器的插入损耗、隔离度、通道间串扰（ICL）等关键指标的优化设计。 第8章：光开关与光交叉连接技术 随着网络灵活性的需求增加，光开关技术变得至关重要。本章对比了基于MEMS、热光效应和电光效应的光开关器件。深入讲解了光交叉连接（OXC）和波长选择开关（WSS）的架构，分析了它们在动态光网络重构、保护倒换和资源分配中的关键作用。 第三部分：系统架构与网络应用（第9章至第12章） 第9章：高速光通信系统性能分析 本章将前述的器件和效应融入系统层面进行综合分析。重点讲解了如何使用OSNR（光信噪比）和Q值来精确评估系统性能。详细介绍了相干光通信的基本原理，包括本振光、相位和幅度调制检测，这是实现100G、400G及以上速率的关键。 第10章：先进的信号处理与补偿技术 为了克服色散和非线性对超高速系统的限制，本章详细介绍了数字信号处理（DSP）在光通信中的应用。深入讲解了电子色散补偿（EDC）、极化模色散（PMD）补偿的算法基础，特别是基于FFT和FIR滤波器的实现方式。此外，还介绍了相干检测中的盲均衡算法。 第11章：城域网、接入网与数据中心互联（DCI） 本章将理论知识应用于实际网络场景。分析了无源光网络（PON）的架构和关键技术（如GPON, XG-PON），以及其在FTTx部署中的挑战。详细探讨了数据中心互联（DCI）对低延迟、高带宽和低功耗的需求，以及400G/800G短距光模块的选型标准。 第12章：未来光通信技术展望 本章展望了光通信领域的下一代技术方向。重点介绍了空分复用（SDM）技术，包括少模光纤（MMF）和少芯光纤（MCF）的原理与挑战。同时，探讨了全光网络的终极目标，以及量子密钥分发（QKD）在安全通信中的融合潜力。 --- 本书特色 1. 理论的深度与广度： 涵盖了从麦克斯韦方程到最新的DSP补偿技术的完整知识链条，为读者构建扎实的理论基础。 2. 工程化的视角： 每一章节的理论讲解后，都配有实际工程参数的讨论和案例分析，强调器件的实际性能指标和系统设计约束。 3. 紧跟前沿： 详细覆盖了相干光通信、DSP补偿、DWDM和SDM等当前研究和产业部署的热点方向。 4. 丰富图表与例题： 书中包含数百张精细的系统架构图、原理示意图和实验数据图表，并在关键章节附有详细的数学推导和算例，便于读者自学与理解。 --- 目标读者： 本科高年级、研究生、通信工程师、光器件研发人员。

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这本书的实用性简直是超乎我的预期，它不像市面上很多同类书籍那样，只是一味地堆砌理论公式，而是非常注重工程实践中的“痛点”和“解决方案”。举例来说，在介绍光器件的封装和测试标准时，它详尽地列举了不同环境下器件的可靠性数据和失效分析案例，这对于我们日常做实验和产品开发的人来说，简直就是救命稻草。我记得有一次我们项目组在调试一个高速光模块时遇到了一个棘手的耦合损耗问题，翻遍了各种标准文档都没有找到确切的指导方向，后来偶然翻到这本书的某一个章节，里面关于光纤端面处理和对准精度的讨论，一下子点醒了我们，问题迎刃而解。这种“手把手”的指导风格，配上大量的工程图示和规范参数，让人感觉这本书更像是一个经验丰富的老工程师放在手边的工具书，而不是一本高冷的学术著作。它没有过多地渲染宏大的愿景，而是脚踏实地地告诉我们“如何做”才能让系统稳定、高效地运行起来，这种务实的态度是当前很多技术书籍所缺乏的。

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这本书的学术深度非常扎实，但最让我感到惊喜的是，它在追溯某一关键技术发展历程时，那种近乎历史学家的严谨态度。它会花篇幅去回顾某个核心理论，比如调制格式的演变，是如何一步步从早期的强度调制发展到如今复杂的多维编码，并且清晰地标注出每一步飞跃背后的关键科学突破和对应的关键文献。这种对历史脉络的梳理，帮助读者理解了当前技术并非空中楼阁，而是建立在无数先驱者智慧结晶之上的。这种对历史的尊重和详尽追溯，使得书中呈现的每一个技术点都有了“根基”和“出处”，极大地增强了内容的权威性。我尤其喜欢它在介绍一些已经被淘汰但曾具有里程碑意义的技术时，那种客观公正的评价，既肯定了其历史功绩，也指出了其局限性。这不仅是技术学习，更像是一堂生动严谨的“光通信发展史”课程，让人在掌握“是什么”的同时，也深切体会了“为什么是这样”的过程。

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从排版和整体设计来看，这本书的编排风格非常古典和沉稳，大量的文字内容被组织得井井有条，章节间的逻辑衔接非常顺畅自然，几乎没有让人感到突兀或跳跃的地方。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的“类比法”，比如他用日常生活中水流的阻尼和湍流来解释光信号在复杂介质中的衰减和畸变，这种方式极大地降低了理解门槛，使得原本枯燥的数学模型变得生动起来。阅读体验上，纸张的质感和油墨的清晰度都非常优秀，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这在现在很多追求快速出版的时代里是非常难得的。虽然书中可能没有出现那些花哨的彩色图表，但黑白线条图的精确度和信息密度却非常高，每一条线、每一个标注都似乎经过了深思熟虑，让人不得不放慢速度去咀嚼其中的信息量。总体来说，这本手册散发着一种老派、严谨的学术气息，让人愿意静下心来，沉浸其中，细细体会作者构建的知识殿堂。

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这本书真是让人大开眼界，尤其是在那些关于光纤本身的物理特性和材料科学的探讨上，作者的阐述深入浅出，即便是我们这些刚接触这个领域的新手也能快速抓住核心。我印象最深的是关于新型光纤结构对传输损耗和色散特性的影响分析，那部分内容详细得简直像一份内部研究报告，配图和公式的推导逻辑严密，让人不得不佩服作者扎实的理论功底。特别是对非线性效应的讨论，它不仅仅停留在教科书上那些基础的模型上，还结合了当前最新的研究成果，比如新型波导材料在超高带宽通信中的应用潜力，读完后感觉自己对未来通信技术的脉络有了更清晰的认识，简直是拓宽了眼界。我特别喜欢它在描述复杂原理时所用的那种严谨又带着点“匠人精神”的笔调，仿佛能感受到作者在每一个细节上都力求完美，而不是简单地罗列事实。对于想要深入理解光通信“为什么”会这样工作的读者来说，这本书无疑是一份宝藏，它构建了一个从底层物理到系统实现的完整知识框架，绝对值得细细品读。

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这本书在探讨高速率、长距离传输中的系统级优化策略时，展现出了超越一般技术手册的战略高度。它不仅仅局限于单个器件的性能指标，而是着眼于整个网络架构的资源分配和信号处理流程。我特别关注了其中关于相干光通信系统中数字信号处理（DSP）算法效率提升的讨论，作者非常巧妙地将复杂的傅里叶变换和滤波操作，映射到了实际芯片的资源消耗和功耗平衡上，这种从算法到硬件实现的全面考量，是非常高明的。它没有直接给出某个DSP芯片的采购指南，而是教会读者如何从物理层面的限制出发，去设计或选择最适合的算法框架。这种“授人以渔”的写作方式，让读者在学习完具体技术后，还能具备对未来技术演进方向进行预判和评估的能力。对于身处研发前沿，需要不断权衡性能、成本和功耗的设计师来说，这本书提供的这种宏观视角和微观细节的完美结合，是极其宝贵的思维工具，它促使我们跳出具体的代码和硬件限制，去思考更本质的系统优化哲学。

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