RF Photonic Technology in Optical Fiber Links

RF Photonic Technology in Optical Fiber Links pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Chang, William S. 编
出品人:
页数:422
译者:
出版时间:2002-10
价格:$ 248.60
装帧:
isbn号码:9780521803755
丛书系列:
图书标签:
  • 光纤通信
  • 射频光子学
  • 光纤链路
  • 微波光子学
  • 光电转换
  • 无线通信
  • 光纤技术
  • 射频系统
  • 光信号处理
  • 集成光子学
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具体描述

In many applications, radio frequency (RF) signals need to be transmitted and processed without being digitalized. Optical fiber provides a transmission medium in which RF modulated optical carriers can be transmitted and distributed with very low loss, making it more efficient and less costly than conventional electronic systems. This volume presents a review of RF photonic components, transmission systems, and signal processing examples in optical fibers from leading academic, government, and industry scientists working in this field. It also introduces the reader to various related technologies such as direct modulation of laser sources, external modulation techniques, and detectors. The text is aimed at engineers and scientists engaged in the research and development of optical fibers and analog RF applications. With an emphasis on design, performance and practical application, this book will be of particular interest to those developing systems based on this technology.

光纤通信与光电子技术:基础、前沿与应用 一部全面深入、紧密结合现代通信需求的光纤技术权威指南 本书旨在为光纤通信、光电子技术、高速数据传输以及现代信息科学领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一本全面、深入且实用的参考著作。本书跳脱出单一的“射频光子技术”视角,而是聚焦于支撑现代信息社会的光纤传输系统的完整技术栈,从基础物理原理到最前沿的系统架构和应用实例,进行系统性的阐述和剖析。 第一部分:光纤传输系统的基础理论与物理 本部分将光纤通信的理论基石牢固建立起来。我们将从经典电磁波理论与量子力学的基础出发,详尽介绍光在介质(特别是光纤)中的传播特性。 第一章:光波导理论与光纤结构 本章深入探讨了光纤作为波导的基本原理。内容涵盖介质中光的折射定律、全内反射的数学描述以及光线理论在光纤中的应用。重点分析了不同类型光纤(如阶跃型、渐变型光纤)的模式理论,包括单模光纤(SMF)和多模光纤(MMF)的特性差异、有效模场面积(MEFF)的计算。此外,对光纤的几何结构缺陷(如包层、纤芯的椭圆度、弯曲损耗)引起的模式耦合和传输损耗进行了严格的数学建模。 第二章:光纤中的传输损耗与色散 传输损耗是限制光纤通信距离的核心因素。本章详细分析了光纤中的三大主要损耗机制:瑞利散射(Rayleigh Scattering)、吸收损耗(如OH基吸收峰)和弯曲损耗(宏观与微观弯曲)。随后,本章系统阐述了色散现象,这是影响高速率传输的关键瓶颈。我们不仅讨论了材料色散和波导色散的独立贡献,更推导了它们组合而成的总群速度色散(GVD)公式。针对如何实现零色散平移(Zero-Dispersion Wavelength Shifting)的工程技术进行了细致的讨论。 第三章:光纤非线性效应 随着光功率的增加,光纤中的非线性效应变得不可忽视。本章将聚焦于对信号完整性影响最大的非线性现象。内容包括:自相位调制(SPM)及其对脉冲展宽的影响、交叉相位调制(XPM)在密集波分复用(DWDM)系统中的串扰分析、受激拉曼散射(SRS)和受激康普顿散射(SBS)的阈值计算及其抑制策略。本章还将引入非线性薛定谔方程(NLSE)的求解方法,为理解高阶非线性效应奠定基础。 第二部分:光电子器件与有源元件 本部分聚焦于构成光通信系统的核心主动器件,即光发射器、光接收器和光放大器。 第四章:光发射器:半导体激光器原理 本章详细考察了直接调制和外部调制激光器的物理基础。内容包括PN结的能带结构、激光器的工作原理(受激辐射)、阈值电流的确定、光腔结构设计(如DBR、DFB、ECL)。重点分析了调制速率限制因素,如载流子弛豫时间、线宽和相位噪声,并介绍了如何利用啁啾管理技术优化调制性能。 第五章:光接收器与光电探测 本章深入探讨了如何高效地将光信号转换回电信号。内容涵盖PIN光电二极管、雪崩光电二极管(APD)的工作机制、响应速度的限制因素(包括漂移时间和载流子收集效率)。在接收机前端电路设计方面,本书详细分析了跨阻放大器(TIA)的噪声特性、带宽优化和等效噪声电流的计算,为设计高灵敏度和高速率的接收系统提供了理论工具。 第六章:光放大技术:从掺铒放大器到OEO转换 光放大是实现超长距离传输的关键。本章的核心是掺铒光纤放大器(EDFA)的增益原理、泵浦效率、噪声系数分析以及饱和效应。此外,本书也探讨了非线性放大技术,如拉曼放大器(RA)和新兴的半导体光放大器(SOA)的性能对比。本部分还对光-电-光(OEO)转换在链路中的位置和必要性进行了讨论。 第三部分:现代光纤传输系统架构与网络 本部分将理论与工程实践相结合,探讨了构成现代通信骨干网的高级系统技术。 第七章:波分复用(WDM)系统设计 本章是现代光通信系统的核心。内容包括密集波分复用(DWDM)和粗波分复用(CWDM)技术的原理对比。详细分析了如何设计高性能的滤波器、复用器/解复用器(MUX/DEMUX)。重点讨论了色散补偿模块(DCM)在补偿长距离色散积累中的作用,以及动态光栅技术在灵活波长管理中的应用。 第八章:相干光通信技术 相干检测技术是当前超高速率传输的主流。本章系统阐述了相干接收的原理,包括本振光注入、电极化复用(PDH)的实现。重点讲解了如何利用数字信号处理(DSP)技术来补偿各种光纤信道损伤,包括色散补偿(DDC)、偏振模色散(PMD)补偿、非线性补偿以及载波相位恢复技术。本书提供了关键DSP算法(如极大似然序列估计MLSE)的数学推导。 第九章:光网络架构与动态网络演进 本章将视角从点对点链路扩展到网络层面。内容涵盖了光层、电层和分组层的网络架构。详细分析了光分插复用器(OXC)、基于波长的交换(OWS)技术。此外,本书也涵盖了新兴的软件定义网络(SDN)在光网络资源调度和优化中的集成应用,以及如何实现按需(On-Demand)的动态光纤资源分配。 第十章:光纤到户(FTTx)技术与接入网 本章专注于光纤在接入网中的应用。详细对比了无源光网络(PON)的架构(如GPON、XG-PON、NG-PON2)及其功率预算、上行/下行速率分配策略。对于有源光网络(AON)的部署场景和维护挑战也进行了深入探讨。本章将光纤技术与用户服务质量(QoS)需求紧密结合,分析了未来100G/400G接入网的发展趋势。 --- 本书特点: 理论深度与工程实践并重: 每一章节都提供了严谨的数学模型和可操作的工程案例分析。 系统性强: 覆盖了光纤通信从底层物理层到顶层网络架构的完整技术体系。 前瞻性视角: 详细介绍了相干光通信、高阶调制格式(如QPSK, 16QAM)以及数字信号处理在提升系统容量方面的最新进展。 本书是致力于推动下一代高速、大容量、低成本光通信网络发展的工程师和研究人员不可或缺的工具书。

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用户评价

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作为一名对下一代光通信技术抱有极高热情的读者,《RF Photonic Technology in Optical Fiber Links》这本书确实提供了一个扎实的基础框架。然而,我一直以来对那些能够引领行业变革的颠覆性创新,特别是与高级射频信号生成和处理紧密相关的技术,有着特别的期待。我渴望在这本书中深入了解利用新型光子材料,如石墨烯或量子点,来开发超宽带、低功耗的射频光子转换器,以及如何通过创新的光子集成电路设计,实现高度集成化的相控阵列和波束赋形系统。例如,我非常想知道如何利用先进的光子芯片技术,将射频前端的功能(如混频、滤波、放大)集成到单个芯片上,以实现尺寸更小、功耗更低、性能更优越的无线通信模块。此外,我也关注如何在光纤链路中实现更复杂的射频信号处理,比如基于光子的机器学习和信号识别技术,以及如何利用动态可调的光学元件来实现灵活的信号路由和网络重构。尽管本书内容丰富,但对于这些更具前沿性和未来感的应用方向,它的探讨似乎相对有限,这让我对更深层次的技术进展保持着持续的关注和探索的动力。

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对于《RF Photonic Technology in Optical Fiber Links》这本书,我的阅读体验可以说是一次对现有技术版图的全面梳理,但同时也激起了我对更前沿、更具突破性技术方向的强烈求知欲。我一直对如何将量子信息处理技术与射频光子链路相结合,以实现全新的通信和传感能力充满兴趣。例如,我期待书中能探讨如何利用量子纠缠或量子叠加原理,来构建超高灵敏度的射频信号探测系统,以及如何在光纤网络中实现安全的量子密钥分发(QKD)与高速数据传输的融合。我希望看到关于量子点或NV色心等量子光源在生成高纯度、高亮度光子方面的发展,以及如何将其应用于构建低噪声、高效率的量子态操控系统。此外,我也对将机器学习和人工智能算法嵌入到射频光子链路的设计和控制中,以实现自适应的链路优化和故障诊断充满期待。例如,如何利用深度学习来预测光纤损耗,并自动调整光放大器的增益,或者如何通过神经网络来优化调制格式,以最大化数据吞吐量。然而,本书的内容似乎更侧重于成熟的技术和基础原理,对于这些极具颠覆性的量子和AI驱动的射频光子技术,它的覆盖范围显得相对有限,这也促使我将研究的目光投向了更广阔的未知领域。

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深入阅读《RF Photonic Technology in Optical Fiber Links》后,我对于射频光子技术在光纤通信中的基础原理和应用有了更清晰的认识。不过,我个人对那些能够突破现有技术瓶颈、引领未来通信范式的创新性解决方案,一直抱有特别的关注。我非常希望在这本书中能找到关于如何利用先进的光电混合集成技术,来大幅提升光纤链路的频谱效率和带宽潜力,尤其是在毫米波和太赫兹频段的应用。例如,我一直对如何通过设计高集成度的光子芯片,实现低功耗、高性能的射频信号产生、调制、传输和接收,抱有浓厚的兴趣。我期待看到关于如何利用新型半导体材料,如III-V族化合物半导体与硅光子平台的协同集成,来开发更高效的光调制器和光电探测器,以及如何通过先进的封装技术,实现射频前端和光子芯片的无缝连接。同时,我也对如何在光纤链路中实现更高级的信号处理功能,比如基于光子的数字信号处理(DSP)和信道均衡技术,非常感兴趣。然而,本书在这些更具挑战性和前沿性的技术细节方面,并未能完全满足我的预期,这让我对未来通信技术的发展方向有了更明确的思考,并激发了我对更深层次技术探索的渴望。

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这本《RF Photonic Technology in Optical Fiber Links》确实是一本令人印象深刻的作品,尽管我深入阅读后,发现它并没有触及我对某几个特定技术领域的预期。例如,我一直对集成光波导阵列在毫米波信号生成和调控方面的最新进展充满好奇,特别是在超材料与光子晶体结构结合的应用,比如如何通过巧妙的材料设计实现更宽的调谐范围和更低的损耗。我曾设想书中会详细探讨现有技术在实现高密度、低功耗光电混合集成方面的挑战,以及不同制造工艺(如硅光子、氮化硅、磷化铟等)在应对这些挑战时的优劣势分析。此外,我也非常关注光子集成电路在未来的5G/6G通信网络中的具体部署场景,尤其是那些能够大幅提升频谱效率和降低基础设施成本的创新方案。例如,低成本、大规模生产的相控阵天线集成方案,以及如何在光纤传输过程中有效补偿色散和非线性效应,以支持更高阶的调制格式。然而,本书的内容似乎更侧重于基础原理和相对成熟的应用,对于这些前沿的、极具颠覆性的技术方向,着墨不多,这让我感到有些许遗憾,但也为我指明了进一步探索的方向。

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我对《RF Photonic Technology in Optical Fiber Links》这本书的期待,很大程度上源于我对下一代通信系统,特别是那些涉及无线与光纤接口的关键技术的浓厚兴趣。我一直希望能够在这本书中找到关于如何在更高频段(如太赫兹)实现高效的光信号到射频信号的转换,以及如何在高密度光通信网络中实现大规模射频信号的集成和路由的深度解析。特别是,我对于如何通过先进的光子器件,如硅光子调制器、光电探测器和光开关,来构建高度可重构、灵活的射频光子链路,以支持未来动态变化的通信需求,有着特别的关注。例如,如何设计和优化这些器件以实现更低的噪声系数、更高的线性度和更宽的带宽,从而满足日益增长的通信速率要求。同时,我也期待书中能探讨如何在光纤传输过程中,有效地实现射频信号的数字信号处理(DSP)功能,以及如何利用光子技术来克服传统电子DSP在功耗和速度上的瓶颈。然而,阅读完本书后,我发现它在这些更具前瞻性和探索性的技术细节方面,并没有达到我预期的深度,更多的是对现有技术和基础概念的梳理,这让我对未来研究的方向有了更清晰的认识,但也留下了对更深层次技术突破的渴望。

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