Free-Space Laser Communication Technologies Xiii pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Mecherle, G. Stephen

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:70

装帧:Pap

isbn号码:9780819439505

丛书系列:

图书标签:

• Free-Space Optics
• Laser Communication
• Optical Communication
• Space Communication
• Satellite Communication
• Optical Wireless Communication
• Photonics
• Telecommunications
• Aerospace
• Information Technology

《现代信息光传输：理论、技术与应用前沿》 图书简介 内容概述： 本书聚焦于信息光传输领域，系统梳理了从基础理论到前沿技术的演进脉络，旨在为光通信、光网络、光电子学及相关交叉学科的研究人员、工程师和高级学生提供一份全面且深入的参考指南。全书分为五个核心部分，深入剖析了光波在介质中传输的物理基础、信道特性、关键器件、系统设计以及面向未来的新兴应用。 第一部分：光通信系统基础与传输介质 本部分奠定了光通信的理论基石。首先，详细阐述了电磁波在光纤、自由空间介质中的传播规律，包括波动光学和几何光学在光纤传输中的应用。重点讨论了光纤的模式理论，分析了单模光纤和多模光纤的特性差异，特别是模间色散（Intermodal Dispersion）对高速传输的限制。 随后，内容深入到光纤中的非线性效应。拉曼散射（Raman Scattering）、布里渊散射（Brillouin Scattering）以及四波混频（Four-Wave Mixing, FWM）等效应如何影响信号的完整性与系统容量，是本部分的核心内容。我们详细介绍了色散管理技术，如色散补偿光纤（DCF）和基于啁啾镜（Chirped Mirrors）的脉冲压缩，以应对长距离传输中的色散累积问题。此外，功率预算分析、光纤损耗机制（瑞利散射、吸收）也得到了细致的数学建模和工程解释。 第二部分：光信号的产生、调制与接收 本部分聚焦于信息载体的处理技术。光信号的产生依赖于高性能的半导体激光器，本书对比了DFB、DBR、垂直腔面发射激光器（VCSEL）的特性、噪声源及其在不同速率系统中的适用性。 调制技术是实现信息高速率的关键。我们全面考察了强度调制、相位调制和偏振调制。在高速率系统中，相干检测技术成为主流，本章详细阐述了相干接收机的原理，包括本地振荡器（LO）的噪声抑制、偏振合束器（PBS）的设计，以及数字信号处理（DSP）在补偿频率偏差、相位噪声和偏振模式色散（PMD）中的核心作用。接收端的光电探测器，如PIN二极管和雪崩光电二极管（APD），其响应速度、量子效率和噪声特性也进行了深入的性能评估。 第三部分：光网络架构与交换技术 本部分将视角从点对点链路扩展到整个光网络层面。详细介绍了光网络的不同拓扑结构（环形、网格、全互连）及其路由策略。重点分析了波分复用（WDM）技术，包括粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM）的波长分配、通道间隔优化以及滤波器的设计挑战。 在光交换领域，本书区分了电域交换（OEO）和光域交换（OOO）。光开关、光交叉连接（OXC）和基于MEMS、LCoS技术的动态波长选择开关（AWS）是讨论的重点。对于未来网络，弹性光网络（Flex-ON）的概念被引入，探讨了如何通过动态调整子载波带宽和调制格式，以适应不同业务需求的灵活性和频谱效率的平衡。 第四部分：先进光器件与集成技术 本部分深入探讨了支撑现代光通信系统的关键有源和无源器件。在放大技术方面，掺铒光纤放大器（EDFA）的增益平坦化、泵浦源的选择以及高功率输出的挑战被细致分析。同时，拉曼放大器在超低噪声和超长距离传输中的潜力也得到了阐述。 微纳光子学和光子集成电路（PIC）是光通信领域的前沿。本书详细介绍了硅光子（Silicon Photonics）平台的技术优势，包括利用CMOS工艺制造高集成度的调制器（如马赫-曾德尔调制器）、光栅耦合器和滤波器。探讨了III-V族半导体与硅光子平台的异质集成技术，以实现激光器与波导电路的完美结合。此外，光隔离器、光环形器等无源器件的性能指标和制造工艺也包含在内。 第五部分：面向未来的挑战与新兴领域 本部分展望了光传输技术的未来发展方向。首先，针对数据中心内部（DCI）和芯片间互连（Optical Interconnects）的需求，讨论了低功耗、高集成度、短距离光互连的挑战与解决方案，特别是VCSEL阵列和新型光波导技术。 其次，本书探讨了下一代超高速光传输（如600Gbps/Tbps速率）所依赖的突破性技术，包括概率整形（Probabilistic Shaping）以最大化频谱效率，以及基于AI/机器学习的光网络资源优化和故障预测。 最后，本书对光量子通信的基础原理进行了概述，区分了经典光通信与量子密钥分发（QKD）的物理基础和工程实现上的根本区别，为读者理解信息光传输的终极极限提供了广阔的视野。 目标读者： 本书内容严谨，理论与实践紧密结合，适合光电子工程、通信工程、物理学等相关专业的研究生、博士后，以及在光通信、光网络设备制造、光纤电缆、数据中心互连等领域工作的资深工程师和技术决策者。阅读本书需具备扎实的电磁场理论和线性系统基础。

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