Free-space Laser Communication Technologies XVIII (Proceedings of Spie) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:G. Stephen Mecherle

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-02-10

价格:USD 80.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819461476

丛书系列:

图书标签:

• Free-space optics
• Laser communication
• Optical communication
• Space communication
• Photonics
• Optical engineering
• Telecommunications
• SPIE
• Aerospace engineering
• Optical technology

光纤通信与网络：原理、应用与未来展望 本书聚焦于现代通信网络的基石——光纤通信技术，深入探讨了其核心原理、关键器件、系统架构以及在当前及未来信息社会中的广泛应用。本书旨在为光电子学、通信工程、计算机科学等领域的专业人士、研究人员和高级学生提供一个全面、深入且与时俱进的知识体系。 第一部分：光纤通信的基本原理与物理基础 本部分将追溯光纤通信的历史沿革，并建立理解现代光通信系统的必要物理学基础。 第一章：电磁波导理论与光纤结构 详细阐述电磁波在介质中传播的麦克斯韦方程组在线光纤波导中的具体应用。深入解析光在光纤中的全内反射（TIR）机制，并对不同类型光纤（如阶跃型、渐变折射率型光纤）的模场直径、有效面积和截止波长进行严格的数学建模与分析。重点讨论单模光纤（SMF）与多模光纤（MMF）的特性差异及其在不同链路中的适用性。 第二章：光纤中的信号传输损耗与色散 系统分析光信号在光纤中传输时遇到的两大核心限制因素：损耗和色散。 损耗机制： 细致剖析瑞利散射、吸收（紫外、红外及材料吸收）、弯曲损耗（宏观与微观弯曲）的物理成因、波长依赖性，并介绍低损耗窗口的形成。 色散效应： 全面覆盖材料色散、波导色散和偏振模色散（PMD）。通过数学推导，解释如何利用零色散波长设计非零色散位移光纤（NZDSF）来克服非线性效应与色散的耦合问题。 第三章：光纤非线性效应 光功率密度的提高不可避免地引入非线性现象。本章详述了光纤中最主要的非线性效应，包括： 受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）： 分析其阈值、频谱特性及其对多通道系统（如WDM）的串扰影响。 四波混频（FWM）： 阐述在密集波分复用（DWDM）系统中，FWM如何产生新的频率分量，并探讨其在特定光纤类型（如常色散光纤）中的抑制或利用策略。 自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）： 探讨这些效应如何导致脉冲展宽或压缩，并成为超高速光通信中的关键限制因素。 第二部分：关键光电子器件与收发模块 本部分专注于构成光纤通信系统的源、导和探测三大核心组件的技术细节。 第四章：光纤激光器与调制器 深入探讨光信号的产生技术，重点关注用于长距离通信和高速传输的器件。 光纤激光器： 详细介绍掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、增益平坦化技术（如使用LSA/SOA组合）、稀土离子掺杂（Yb、Pr等）在不同波段的应用。 光调制技术： 剖析直接调制（LD）与外部调制（如马赫-曾德尔调制器MZM、载波相互调制器LiNbO3调制器）的性能差异、调制速率限制及线性化技术。 第五章：光电探测器与接收机设计 解析光信号转换回电信号的关键技术。 光电探测器： 比较PIN二极管和雪崩光电二极管（APD）的性能参数（响应速度、量子效率、噪声特性）。 高速接收机架构： 探讨跨阻放大器（TIA）、限幅放大器（LA）的设计，以及先进的相干接收机（Coherent Receiver）中本振激光器（LO）和数字信号处理（DSP）在实现高阶调制格式解调中的作用。 第三部分：波分复用与高速系统架构 本部分将光纤通信推向容量和距离的极限，聚焦于WDM、相干技术及超高速传输网络。 第六章：波分复用（WDM）技术 全面阐述如何通过频率复用技术成倍提高光纤容量。 复用与解复用器件： 深入分析薄膜滤光片（TFF）、布拉格光栅（FBG）和阵列波导光栅（AWG）的结构、插入损耗、串扰和热稳定性。 通道管理： 讨论光信道均衡器（OAE）、动态通道保护切换（UPSR/BLSR）机制在城域和骨干网络中的部署策略。 第七章：相干光通信系统 相干技术是当前超大容量传输的核心。本章详细介绍其原理和优势。 相干调制格式： 深入分析QPSK、16QAM、64QAM等高阶调制格式的星座图、频谱效率和抗噪声能力。 DSP在相干系统中的作用： 探讨如何利用数字信号处理技术补偿色散、PMD、非线性效应，并实现载波恢复与时钟同步，从而突破传统光通信的限制。 第八章：光网络与网络架构 从物理层延伸至网络层，讨论光通信系统在不同拓扑结构中的应用。 光网络拓扑设计： 分析接入网（FTTx）、城域网（Metro）和骨干网（Long-Haul）的特点和技术要求。 光交叉连接（OXC）与路由： 介绍基于波长、基于光路的网络概念，以及全光交换技术（如光开关矩阵）在降低电能消耗和延迟方面的潜力与挑战。 第四部分：面向未来的挑战与新兴技术 本部分展望光纤通信的未来发展方向，特别是针对未来数据中心互联和量子通信的需求。 第九章：超高速率与空分复用（SDM） 探讨如何在现有光纤基础设施上进一步挖掘带宽潜力。 速率提升： 分析传输速率从400G向800G甚至Tbps迈进所面临的能耗和非线性挑战。 空分复用技术： 详细介绍多芯光纤（MCF）和少模光纤（ নিয়েMF）的原理、模式耦合的抑制、多输入多输出（MIMO）数字处理在SDM系统中的关键作用。 第十章：光通信的能效与可持续发展 在数据中心和5G/6G网络的爆炸性增长背景下，能效成为核心议题。本章讨论如何通过器件集成化（如硅光子学）、降低O/E/O转换次数以及优化网络管理来降低每比特的能耗。同时，简要探讨光通信与量子密钥分发（QKD）的接口兼容性问题。 本书特点： 本书结合了深厚的理论推导与工程实践案例，所有关键公式均配有详细的推导过程，确保读者能透彻理解底层物理机制。内容覆盖了从基础器件到当前最前沿的相干与SDM技术，是光通信领域不可多得的参考资料。

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这本《Free-space Laser Communication Technologies XVIII》给我带来了非常深刻的学术启发，它不仅仅是技术的堆砌，更是一种对科学严谨性的体现。我是一名对激光通信感兴趣的在校研究生，这本书为我深入理解自由空间激光通信的各个方面提供了宝贵的资源。书中对各种大气效应的建模和仿真分析，让我对实际通信链路中的挑战有了更直观的认识。同时，对于功率效率、链路预算和误差控制等方面的详细阐述，也帮助我构建了一个更完整的系统设计框架。书中的一些实验结果和性能指标，更是为我的研究提供了重要的参考基准。这本书的专业性和深度，让我觉得它不仅仅是一本读物，更是一份值得反复研读的学术财富。

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对于任何一个在光学通信领域辛勤耕耘的研究人员和工程师来说，这本书都是必不可少的参考。它就像是一本厚重的技术手册，里面囊括了自由空间激光通信领域最前沿的理论、技术和应用进展。我特别欣赏书中对不同类型激光器的性能比较和选择指南，这对于实际系统设计者来说至关重要。此外，关于空间光通信中的姿态测量和控制技术，以及如何实现高精度指向跟踪的讨论，也为我解决实际工程难题提供了新的思路。书中分享的许多失败案例和经验教训，更是让我受益匪浅，避免了在研发过程中走弯路。这本书的全面性和前瞻性，让我相信它将在未来很长一段时间内，成为自由空间激光通信领域的重要参考资料。

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这本书无疑是激光通信领域一个重要的里程碑，它汇集了当前最前沿的研究成果和技术进展。作为一名光学工程师，我一直密切关注着自由空间激光通信的发展，因为这项技术在很多领域都有着颠覆性的潜力，比如卫星互联网、星际通信，甚至是地面上的高带宽无线连接。翻阅这本书，我感受到的是一种集体的智慧和不懈的探索精神。作者们深入剖析了各种挑战，包括大气湍流对光束传播的影响、如何设计高效的光学系统来补偿这些影响、以及如何提高系统的稳定性和可靠性。书中对新材料、新型器件和先进的调制解调方案的讨论，都让我眼前一亮。特别是关于光束稳定技术和自适应光学系统的章节，给出了很多具体的设计思路和实验数据，这对于我实际项目的设计非常有指导意义。

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这本书的出现，无疑为自由空间激光通信的研究注入了新的活力。它以一种非常生动和有条理的方式，呈现了该领域最前沿的研究成果。作为一名对未来通信技术充满好奇的爱好者，我被书中描绘的场景深深吸引。想象一下，通过激光束在太空中实现超高速的数据传输，这简直就是一场革命。书中对不同天气条件下的通信性能预测，以及如何通过技术手段来克服这些障碍的讨论，都让我对这项技术的成熟度有了更清晰的认识。我还特别关注到书中关于低轨卫星星座组网的最新进展，这预示着下一代全球互联网的实现将不再遥远。这本书让我看到了科技进步的巨大力量，也激发了我对这个领域更深入的探索兴趣。

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这本书就像是一扇通往未来通信方式的大门，让我得以窥探那些曾经只存在于科幻小说中的场景。它不仅仅是一系列技术论文的集合，更像是一次对激光通信无限可能性的集体畅想。作者们从基础理论到实际应用，将复杂的技术问题层层剥开，呈现出清晰的脉络。我尤其对书中关于量子密钥分发（QKD）与自由空间激光通信融合的部分印象深刻。这种将信息安全与高速通信相结合的思路，预示着下一代通信系统的发展方向。书中对不同载波频率、不同调制格式的性能分析，也为我们选择最适合特定场景的技术提供了有力的依据。读完这本书，我仿佛看到了一个更加互联互通的世界，信息传递的速度和安全性都将得到前所未有的提升。

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