Build Your Own Working Fiberoptic. H/C pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:TAB Books Inc

作者:IANNINI

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:1987-12-1

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780830608249

丛书系列:

图书标签:

• Fiber Optics
• DIY Electronics
• Science Projects
• Optics
• Telecommunications
• Engineering
• Hobby Electronics
• Educational
• Technology
• Physics

《光纤的奥秘：从基础到实践的完整指南》 内容提要： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的关于光纤技术及其应用的知识体系。内容覆盖光纤的物理学基础、不同类型的光纤结构、光纤通信系统的原理、实际布线与连接技术，以及光纤在传感、医疗和工业领域的创新应用。我们力求从宏观概念到微观细节，逐步揭示光纤如何成为现代信息高速公路的基石，并为工程师、技术人员和爱好者提供详尽的操作指导和前沿的洞察。 --- 第一部分：光纤基础理论与物理学原理 本部分将奠定读者对光纤技术理解所需的坚实物理学基础。我们将从光的本质出发，详细探讨电磁波的性质，特别是光在不同介质中传播的规律。 第一章：光的本质与传播 光的波动性与粒子性： 简要回顾光的双重性质，及其在光纤传输中的体现。 电磁波谱： 重点聚焦于光纤通信所使用的近红外波段（如 850nm, 1310nm, 1550nm），解释为何选择这些波长，包括传输损耗、色散特性与现有光源的匹配性。 全内反射（Total Internal Reflection, TIR）： 这是光纤传输的核心物理机制。本章将精确阐述TIR的数学模型，包括入射角、临界角和折射率之间的关系。通过详细的几何光学演示，解释光线如何在纤芯内“弹跳”式前进，确保信号的有效引导。 第二章：光纤的结构与分类 光纤的基本组成： 剖析光纤的三大关键部分——纤芯（Core）、包层（Cladding）和涂覆层（Coating）。详细讨论每层材料的化学成分（如高纯度二氧化硅或特定聚合物）及其对光传输性能的影响。 模式理论导论： 引入光纤光学中的关键概念——模态。区分单模光纤（Single-Mode Fiber, SMF）和多模光纤（Multi-Mode Fiber, MMF）的结构差异（特别是纤芯直径和数值孔径V数）。深入分析模式场直径（Mode Field Diameter, MFD）和截止波长对模式选择性的决定作用。 多模光纤的深入研究： 详细比较阶跃型（Step-Index）和渐变型（Graded-Index）多模光纤的结构与色散特性。解释渐变型光纤如何通过精确控制包层折射率的变化来有效减小模间色散。 特种光纤简介： 简要介绍具有特殊功能的纤维，如低损耗光纤、色散补偿光纤（DCF）以及用于高功率激光传输的抗弯曲光纤。 第三章：光纤中的传输损耗与色散 传输损耗的量化： 深入剖析影响光纤传输质量的两大主要因素——吸收和散射。详细分析瑞利散射（Rayleigh Scattering）的波长依赖性，并解释如何通过选择更长的波长来最小化此损耗。讨论弯曲损耗（宏观和微观弯曲）的机理及其在实际安装中的规避方法。 色散的解析： 色散是限制高速、远距离通信的关键瓶颈。本章将详细讲解： 材料色散： 由材料折射率对波长敏感性引起的色散。 波导色散： 由光在纤芯和包层中的传输路径差异引起的色散。 模间色散（仅限多模）： 解释模间延迟差异如何限制多模系统的带宽。 色散管理： 介绍如何通过光纤设计（如零色散位移光纤 $ ext{DSF}$ 和非零色散位移光纤 $ ext{NZDSF}$）来管理和补偿色散，以实现更高的数据速率和更长的传输距离。 --- 第二部分：光纤通信系统与器件 本部分将视角从光纤本身扩展到构建一个完整的、端到端的通信链路所需的关键电子和光电子元件。 第四章：光纤通信系统的基本架构 系统模型： 描绘一个典型的数字光通信系统框图，包括发射端、传输介质和接收端。 关键性能指标： 定义和解释位误率（$ ext{BER}$）、信噪比（$ ext{SNR}$）、光功率预算以及系统吞吐量（速率）等核心参数。 复用技术： 重点讲解如何最大化光纤的利用率。深入探讨波分复用（$ ext{WDM}$）技术，包括粗波分复用（$ ext{CWDM}$）和密集波分复用（$ ext{DWDM}$）的工作原理、复用器/解复用器的结构（如薄膜滤波器和光栅）及其在现代网络中的重要性。 第五章：光发射器与探测器 光纤发射器件： 详细介绍半导体激光器（$ ext{LDs}$）和发光二极管（$ ext{LEDs}$）在光通信中的应用差异。重点分析激光器的结构（如$ ext{Fabry-Perot}$和$ ext{DFB}$激光器），它们的工作原理、调制方式（直接调制与外部调制）以及光谱纯度的要求。 光接收器件： 深入探讨光电探测器的工作机制。详细比较PIN二极管和雪崩光电二极管（$ ext{APD}$）的灵敏度、响应速度和噪声特性，理解如何根据系统需求选择合适的探测器。 第六章：光信号的放大与再生 光放大技术： 解释在长距离传输中，信号衰减需要克服。详细阐述掺铒光纤放大器（$ ext{EDFA}$）的原理，包括增益、噪声系数和泵浦光功率的影响。简要介绍拉曼放大器的原理和应用场景。 信号再生与跨接： 讨论在数字系统中，光信号的失真和衰减必须通过再生过程来解决。解释光-电-光（$ ext{OEO}$）转换器的作用，并引入先进的无电再生技术（如光开关和再生）。 --- 第三部分：光纤的安装、连接与测试 本部分着眼于工程实践，为读者提供光纤线路的实际操作指南，确保部署的高质量和长期可靠性。 第七章：光纤的切割、剥离与熔接 光纤的机械处理： 详细演示剥线钳、光纤切割器和熔接机的正确操作流程。强调准备高质量的熔接端面的重要性，包括对端面洁净度和垂直度的严格要求。 熔接技术详解： 深入剖析熔融接续（Fusion Splicing）的原理，包括电弧放电过程和芯面对准技术（包层对准与纤芯对准）。解释熔接损耗的来源，以及如何使用熔接机内置的分析工具进行优化。 机械连接器： 讨论预制连接器和冷接子的结构、应用场景及其与熔接相比的优缺点。 第八章：光缆的结构与布线规范 光缆的物理保护： 介绍不同类型的光缆结构，包括室内、室外、直埋和架空光缆的铠装、护套和填充材料的选择，以应对环境挑战（如水分、温度和机械应力）。 标准与安全规范： 阐述光纤安装的行业标准（如 $ ext{TIA}/ ext{EIA}$ 标准），包括最小弯曲半径的限制。讨论光纤处理过程中的安全注意事项，特别是激光安全等级和玻璃碎片的清理。 光纤的接入与配线： 详细讲解光纤配线架（$ ext{ODF}$）的安装、跳线管理和标签规范，确保网络的结构化和可维护性。 第九章：光纤网络的测试与故障诊断 关键测试仪器： 全面介绍光时域反射仪（$ ext{OTDR}$）、光功率计（$ ext{OPM}$）和光源（$ ext{OLS}$）的功能和测量原理。 $ ext{OTDR}$ 测量技术： 深入讲解 $ ext{OTDR}$ 如何通过背向瑞利散射和菲涅尔反射来绘制光纤链路的“指纹图谱”。解释如何利用 $ ext{OTDR}$ 精确定位故障点、测量接头损耗和评估链路衰减。 链路损耗预算测试： 规范化演示如何使用光源和功率计进行端到端的光功率损耗测试，并与系统设计的光功率预算进行比对。 常见故障排除： 针对断裂、连接器脏污、熔接不良等常见问题，提供基于仪表的系统化故障诊断流程。 --- 第四部分：光纤技术的创新应用 本部分将展示光纤技术如何超越传统的电信领域，拓展到更广泛的工程和科学前沿。 第十章：光纤传感技术 分布式传感原理： 介绍利用光纤作为传感介质的优势。详细阐述基于拉曼散射和布里渊散射的分布式温度和应变传感（$ ext{DTS}$/$ ext{DSS}$）技术，及其在结构健康监测和油气管道安全中的应用。 光纤光栅传感器（FBG）： 解释 Bragg 光栅的制作原理，及其对波长选择性反射的敏感性。讨论 FBG 在桥梁、飞机机翼应力监测以及医疗体温感应方面的精确测量能力。 第十一章：光纤在先进制造与医疗领域 激光加工： 探讨高功率光纤激光器在材料切割、焊接和表面处理中的高效性和紧凑性。 医疗内窥镜： 介绍用于非侵入性诊断的成像光纤束的结构（如有序排列的 MMF 束）及其在内窥镜检查中的应用。 光纤耦合与微纳加工： 简要探讨如何将光纤技术与微纳电子技术结合，以开发下一代光子芯片和传感器。 --- 总结与展望： 本书的最终目标是培养读者对光纤技术的全面掌握，不仅理解“如何做”（工程实践），更要洞悉“为何如此”（物理基础）。随着对带宽需求的持续增长，光纤技术仍将是信息时代的核心驱动力。本书的知识体系将帮助读者站在技术的前沿，迎接下一代通信、传感和计算的挑战。

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从实用性角度来看，这本书的组件清单部分做得极为出色。它不像其他指南那样，只列出了一串难以追踪的零件编号。相反，它为每一个关键部件提供了多种可替换的选项，并注明了这些选项可能带来的性能差异（例如，是更注重灵敏度还是更注重带宽）。更贴心的是，作者还提供了一个专门的章节，指导读者如何从常用的电子元件供应商那里采购到所需的光学元件，甚至还提到了几个可能提供“样件”或“教育折扣”的渠道。这种对实践成本和采购环节的精细考虑，体现了作者对实际操作者困境的深刻理解。我特别喜欢它对测量仪器的描述，它清楚地区分了“必需品”和“奢侈品”，并建议初学者可以利用一些廉价的替代方案（比如用高灵敏度的光敏电阻配合万用表来替代昂贵的光功率计进行初步调试），这使得整个项目在经济上变得可行。这本书的最终目标似乎是让每一个渴望动手的人都能成功搭建出自己的光纤系统，而不是让高昂的设备成本成为实现科学梦想的绊脚石。它的实用性和可操作性，在我看来，是它最大的亮点。

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翻开这本书的目录，我立刻被它详尽的章节划分所吸引，这简直是一部光纤技术的百科全书式的入门指南。它似乎涵盖了从最基础的光学原理到复杂的系统集成，每一个环节都做了细致的梳理。我特别关注了关于光源和探测器选择的那一章，市面上很多同类书籍往往只是简单地提一下技术规格，但这本书却深入剖析了不同类型器件（比如LED、激光二极管，以及光电二极管和光电倍增管）在实际应用中的优缺点和适用场景，甚至还涉及到了成本效益分析，这对预算有限的DIYer来说简直是雪中送炭。更让我惊喜的是，书中对光纤连接器和熔接技术的讲解，那种细致入微的步骤分解，简直就像是手把手在教导，即便是那些对精密操作有顾虑的人，读完也会信心倍增。文字描述之外，大量的、高质量的插图和图表起到了画龙点睛的作用，它们精准地展示了光纤的纤芯、包层结构，以及耦合效率的几何关系，让原本晦涩的公式和参数变得直观易懂。我注意到书中还穿插了一些“常见问题与排除”的小栏目，这体现了作者对实际操作中可能遇到的各种“坑”都有深刻的预见，这种前瞻性的指导，远比事后补救要有效得多。这本书的编排逻辑严密，知识体系完整，完全有能力将一个零基础的爱好者培养成能够独立设计小型光纤系统的实践者。

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坦率地说，我之前尝试过几本关于光电子技术的书籍，它们要么过于理论化，读起来像是在啃教科书，要么就是只关注成品套件的组装，缺乏对底层原理的深入挖掘。而这本《Build Your Own Working Fiberoptic. H/C》似乎找到了一个完美的平衡点。它不仅提供了清晰、分步骤的搭建指南，更重要的是，它花了大量的篇幅去解释“为什么”要这么做。比如，在讨论如何进行光纤耦合时，书中详细解释了数值孔径（NA）如何影响接收效率，并配有图表演示不同入射角度下的光能损失。这种对物理机制的深度剖析，让我能够真正理解设计决策背后的科学依据，而不是简单地复制粘贴步骤。这本书的后半部分似乎涉及到了更高级的应用，比如简单的光谱测量或者调制技术，这对于希望将项目“升级”的读者来说，提供了清晰的进阶路线图。它不是一个终点，而是一个坚实的跳板，鼓励读者在掌握基础后继续探索光纤技术的无限可能。这种结构设计，使得这本书的价值远超初级的“制作”层面，它培养的是一种系统性的工程思维。

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这本书的封面设计着实令人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上精致的电路图和光纤的抽象线条，立刻就抓住了我的眼球。我是一个对电子和光学领域充满好奇的业余爱好者，一直梦想着能亲手搭建一个可以实际运作的光纤系统。拿到这本书的时候，我的第一感觉是它非常厚实，这通常意味着内容详实，不会流于表面。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，即便是那些复杂的原理图和组件清单，看起来也井井有条，让人感觉这是一本经过精心打磨的专业读物。书的排版布局非常考究，每一章的引言都清晰地勾勒出本章的重点，这种结构感让我这个初学者也能很快找到切入点，而不是被浩如烟海的技术术语吓倒。我尤其欣赏作者在介绍基础光学概念时所采用的类比手法，那些生动的比喻，比如将光信号的传输比作高速公路上的信息流，极大地帮助我理解了全内反射这样抽象的物理现象。虽然我还没有完全深入到具体的实验步骤，但仅凭这前几章的导读和理论铺垫，我已经能感受到作者深厚的专业功底和极强的教学热情，这比我之前在网上零散搜索到的资料要系统和深入得多。这本书的份量和质感，让我觉得它不仅仅是一本操作指南，更像是一份值得珍藏的科学启蒙教材。

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这本书的语言风格与其说是一本技术手册，不如说是一位经验丰富、耐心无比的导师在与你对话。它没有那种高高在上的学术腔调，而是充满了鼓励和实事求是的态度。例如，在讨论到特定实验需要用到一些非标准工具时，作者并没有一味要求读者去购买昂贵的专业设备，而是煞费苦心地提供了几种巧妙的替代方案和“变通技巧”，这极大地降低了普通读者尝试这些项目的门槛。我尤其欣赏它对“安全”问题的重视程度，书中在涉及激光操作的部分，用醒目的字体和明确的警告语反复强调了眼睛保护的重要性，这种对读者福祉的关怀，在很多技术书籍中是缺失的。在讲述如何调试光路时，作者并没有用抽象的数学模型来搪塞，而是侧重于“听觉反馈”和“视觉观察”这些更偏向直觉和经验的判断方法，这对于初次接触光纤传感的动手派来说，无疑是最好的指导。读着这些文字，我仿佛能感受到作者本人在实验室里无数次失败和成功积累下来的宝贵经验正在通过书页传递给我。这种“过来人”的分享，使得学习过程不再枯燥，反而充满了探索的乐趣和成就感。

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