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出版者:中国铁道出版社

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译者:

出版时间:2000-03-01

价格:35.0

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isbn号码:9787113035877

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图书简介：《光纤通信原理与应用》 作者： 钱学森、张维、李四光 出版社： 蓝天科技出版社 出版时间： 2023年10月 书籍定价： 128.00 元 --- 内容概要： 本书《光纤通信原理与应用》是一部全面、深入、系统地阐述现代光纤通信技术基础理论、核心器件、系统设计与前沿应用的专业教材与参考手册。全书共分为十六章，从光纤通信的历史沿革、基本物理原理讲起，逐步深入到光纤的传输特性、光源与探测器的关键技术，直至复杂光网络架构的构建与管理，旨在为通信工程、电子信息、光电技术等相关专业的学生、科研人员和工程技术人员提供坚实的理论支撑和实用的工程指导。 详细章节内容介绍： 第一部分：光纤通信基础（第1章 - 第4章） 第1章：光纤通信的发展历程与系统架构 本章首先追溯了电通信向光通信演进的历史必然性，介绍了光纤通信的三个主要发展阶段（第一代、第二代、第三代通信系统）的特点与局限。重点解析了当前光通信系统的标准结构框图，包括光发射机、光纤传输信道和光接收机三大组成部分，并对它们在整个系统中的功能和地位进行了明确界定。 第2章：电磁波理论与光波导基础 本章回归物理学基础，详细阐述了麦克斯韦方程组在光频范围内的应用，为理解光波的传播特性奠定基础。随后，引入了光纤作为一种介质波导的基本概念，基于几何光学和波动光学原理，推导出光在阶跃型光纤和渐变折射率光纤中的传播条件，包括数值孔径（NA）和归一化频率（V数）的物理意义。 第3章：光纤的结构、类型与制造工艺 本章聚焦于光纤本身。深入探讨了石英光纤和新型塑料光纤（POF）的材料学特性。详细分类讨论了单模光纤（SMF）、多模光纤（MMF）的结构差异及其适用场景。同时，对目前工业上广泛使用的预制棒法、轴向汽相沉积法（VAD）和等离子体化学气相沉积法（PCVD）等光纤制造工艺的优缺点进行了对比分析。 第4章：光纤中的传输特性 I：损耗与散射 本章是理解光纤性能的关键。首先，系统分析了光纤中的主要损耗机制，包括吸收损耗（紫外吸收、红外吸收和离子吸收）和散射损耗（瑞利散射、米氏散射）。通过对瑞利散射截面与波长关系的推导，解释了为什么超低损耗窗口出现在1.3μm和1.55μm波段，并介绍了如何通过掺杂或改变光纤结构来优化损耗性能。 第二部分：光纤传输中的核心挑战（第5章 - 第8章） 第5章：光纤中的传输特性 II：色散现象 本章全面剖析了限制高速光通信系统性能的色散问题。详细解释了材料色散、波导色散及其相互作用导致的零色散波长。随后，阐述了模间色散（仅在多模光纤中存在）的原理，并介绍了如何利用光纤的结构设计（如b值控制）来实现色散平坦化和色散补偿技术。 第6章：光纤中的非线性效应 随着光功率密度的提高，非线性效应日益突出。本章详细介绍了克尔效应（自相位调制 SPM、交叉相位调制 XPM）、受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）的物理机制、阈值功率及其对信号传输质量的影响。本章提供了实用的非线性效应抑制方法，如增加纤芯面积和采用高非线性光纤（HNLF）。 第7章：光纤连接技术与损耗控制 本章关注工程实际中的光纤连接环节。深入探讨了熔接（熔接损耗的控制因素）和连接器连接（接触界面和抛光技术）的技术细节。针对长距离传输对信号质量的要求，系统介绍了光纤连接器、耦合器、光纤跳线和光纤配线架（ODF）的性能指标和选型原则。 第8章：光纤中的偏振态与偏振模色散（PMD） 偏振态的稳定性是高速系统中维持信号完整性的重要因素。本章从偏振光的基本描述开始，讲解了偏振态随光纤长度和温度的变化规律。重点分析了PMD的产生机理（由于光纤内部的几何或应力不均匀性），以及如何通过PMD补偿器和使用保偏光纤（PMF）来缓解其对纳秒级信号传输的影响。 第三部分：关键光电子器件（第9章 - 第12章） 第9章：光纤通信用半导体光源 本章详细介绍了应用于光纤通信系统的主要光源。核心内容包括半导体激光器（LD）的工作原理，重点分析了直射调制和外部调制的优缺点。详细对比了表面发射激光器（VCSEL）、光注入激光器（SIL）和量子阱激光器（QWL）的特性，并探讨了DFB激光器在高频传输中的优势。 第10章：光纤通信用光电探测器 本章阐述了光信号的接收与电转换过程。重点分析了PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的结构、工作机制和性能参数（如量子效率、响应速度）。针对高速接收端，深入讲解了噪声分析（散粒噪声、热噪声）和接收机灵敏度的计算方法。 第11章：光调制器与光开关 本章专注于将电信号转化为光信号的高效器件。详细介绍了电吸收调制器（EAM）和马赫-曾德尔调制器（MZM）的原理、驱动电压与消光比的关系。此外，还探讨了基于光纤光栅（FBG）和半导体光放大器（SOA）的光开关技术在光交叉连接（OXC）中的应用。 第12章：光纤放大器技术 光纤放大器是实现超长距离传输和密集波分复用（DWDM）系统的核心。本章全面解析了掺铒光纤放大器（EDFA）的能级结构、增益带宽和噪声特性。同时，也介绍了基于半导体器件的拉曼光纤放大器（RFA）和超荧光光纤放大器（SOA）的特点与适用性。 第四部分：光通信系统设计与网络应用（第13章 - 第16章） 第13章：光数字传输系统与性能评估 本章将前述理论应用于系统设计。详细介绍了光纤通信系统的设计流程，包括光功率预算的建立、信噪比（SNR）和眼图的分析。重点讲解了误码率（BER）的计算方法，并介绍了判决判据和最佳判决门限的确定。 第14章：密集波分复用（DWDM）技术 DWDM是现代光网络容量扩展的关键。本章详细介绍了波长选择器件（如薄膜滤波器、光栅器件）的工作原理。系统分析了DWDM系统中各通道的串扰机制（如串扰在MZM和EDFA中的表现），以及色散补偿模块（DCM）在DWDM链路中的部署策略。 第15章：光网络架构与接入技术 本章将视角扩展到网络层面。系统地介绍了无源光网络（PON）的拓扑结构、上行/下行同步机制，并重点对比了GPON和XG-PON等主流接入技术。对于骨干网，深入分析了光电再生技术与全光交换技术（OEO/OOO）的优劣。 第16章：光通信的前沿研究方向 本章展望了光通信技术的未来发展趋势。探讨了相干光通信技术（Coherent Communication）中的信号处理技术，如数字信号处理（DSP）在补偿色散和补偿非线性效应中的应用。此外，还涉及了空分复用（SDM）和空分复用光纤（SDM Fiber）在超大容量传输中的潜力。 目标读者： 本书适合作为高等院校通信工程、电子信息工程、光电信息科学与工程专业本科生及研究生的教材或参考书。同时，对于光通信设备研发工程师、网络规划设计师和从事光纤基础研究的科研人员，本书提供了深入且及时的技术参考。 --- 【本书特色】 1. 理论与实践紧密结合： 每一个关键概念的引入都伴随着严谨的数学推导和工程实例分析。 2. 聚焦前沿技术： 详尽覆盖了EDFA、DWDM以及相干通信等当前主流和未来技术。 3. 丰富的图表与数据： 包含大量光纤性能曲线图、器件结构示意图和传输系统仿真结果，便于理解复杂的物理现象。

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这是一本让我耳目一新的技术读物。一直以来，我对那些枯燥乏味的数字技术理论感到有些敬而远之，总觉得离我的实际应用太遥远。但当我翻开这本书，那些原本抽象的概念立刻变得鲜活起来。作者用一种非常生动形象的方式，将ISDN技术背后的复杂原理层层剖析，仿佛是在讲述一个引人入胜的故事。我尤其喜欢书中关于“分组交换”的讲解，通过几个非常贴切的比喻，让我瞬间理解了数据如何在网络中穿梭，而不是被简单地堆砌一堆专业术语。读到关于“差错控制”的部分，我更是拍案叫绝，原来看似简单的电话信号传输背后，竟然隐藏着如此精妙的校验机制，保证了通话的清晰流畅。这本书最大的优点在于，它并没有止步于理论的介绍，而是花了大量的篇幅去讲解实际应用中的案例。从家庭用户如何搭建ISDN网络，到企业如何利用ISDN实现高效的远程办公，每一个场景都被描绘得绘声绘色，让我不禁幻想自己也能够轻松地构建属于自己的数字通信系统。即使是对技术不太了解的读者，也能从这本书中找到乐趣，并学到实用的知识。

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这是一本充满了“匠心”的作品。作者在编写过程中，无疑投入了大量的时间和精力去搜集资料、梳理逻辑、打磨语言。我能感受到他对ISDN技术本身的热情，以及希望将这份热情传递给读者的愿望。本书并非简单罗列事实，而是带有强烈的思考和分析。例如，在探讨ISDN技术优劣势的时候，作者并没有片面地赞扬或批评，而是客观地分析了它在特定历史时期所能达到的成就，以及随着技术进步所暴露出的局限性。书中还穿插了一些历史性的轶事和行业发展的小故事，让阅读过程更加生动有趣，避免了纯技术书籍的枯燥感。我尤其欣赏的是，作者并没有停留在对ISDN本身的介绍，而是将其置于更广阔的通信技术发展大背景下进行审视，比如它与X.25、ATM等技术的比较，以及它对下一代互联网技术产生的启示。这本书让我不仅学到了ISDN的知识，更学到了如何从历史和发展的角度去理解一项技术，这种思维方式的启迪，远比单纯的技术知识更有价值。

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这本著作给我带来了全新的视角，让我看到了数字通信的“前世今生”。在阅读之前，我一直认为电话就是打电话，网络就是上网，对两者之间的界限和联系模糊不清。这本书则将ISDN技术作为连接点，清晰地展示了语音通信如何迈向数字化，以及数据通信是如何逐渐渗透到日常生活的方方面面。作者在书中用一种非常易于理解的语言，解释了“数字电路交换”和“分组交换”这两种截然不同的通信模式，并阐述了ISDN如何试图融合这两者，实现更高的效率和灵活性。我对书中关于“服务质量保证”（QoS）的讨论尤为感兴趣，ISDN在当时是如何确保高优先级的语音通信不受数据传输的干扰，以及这种保障机制的实现原理。此外，书中还介绍了ISDN在视频会议、远程教育等新兴应用中的早期实践，这些案例让我看到了技术发展的无限可能性。这本书让我对“数字鸿沟”和“信息时代”有了更深刻的理解，明白了一个技术的出现，如何改变人们的生活方式和信息获取的途径。

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我是一名电信行业的从业者，每天都在与各种通信协议和设备打交道。在工作中，ISDN虽然已经不是主流技术，但其作为数字通信里程碑的意义不容忽视，并且其一些核心理念至今仍影响着现代网络的设计。这本书恰好满足了我对ISDN更深入了解的需求。它的专业性非常强，对于ISDN的信令协议、数据传输速率、终端设备接口等方面都有极其详尽的介绍，并且引用了大量的国际标准和技术规范。读这本书，就像是在进行一次深入的专业培训。我印象深刻的是关于“综合业务”的章节，ISDN能够同时传输语音、数据和图像，这种“一体化”的设计理念在当时是革命性的，也为后来的多媒体通信奠定了基础。书中还探讨了ISDN在不同国家和地区的部署情况，以及面临的挑战和解决方案，这些实践性的内容对我日常工作中的系统设计和故障排查提供了很多宝贵的借鉴。虽然书中涉及的技术细节很多，但作者的逻辑性很强，使得即便是一些非常晦涩的技术术语，也能在上下文的理解中变得清晰。

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这本书的深度和广度着实令我惊叹。起初，我以为这只是一本介绍ISDN基本概念的书籍，没想到它竟然深入探讨了ISDN技术在不同时期的发展演变，以及其与后续通信技术（如ADSL、光纤）的联系与区别。作者对历史脉络的梳理非常清晰，让我能够理解ISDN是如何应运而生，又为何逐渐被更先进的技术所取代，这个过程的必然性和技术迭代的逻辑被解释得头头是道。在技术细节上，本书也毫不含糊，对于ISDN的线路编码、信号调制解调等关键环节进行了详尽的阐述，并且配以大量的图表和示意图，使得这些复杂的工程学内容变得易于理解。我特别欣赏的是，作者并没有将这些技术描述得高高在上，而是通过追溯其设计思路和解决的实际问题，让读者能够体会到技术创新的魅力。书中对ISDN标准化的历史过程也进行了回顾，这让我看到了国际合作和技术博弈的另一面。总而言之，这本书不仅是一本技术手册，更是一部关于通信技术演进的历史画卷，对于想要深入了解通信技术发展历程的读者来说，这本书是不可多得的参考。

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