Fiber Optic Communications

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出版者:
作者:Palais, Joseph C.
出品人:
页数:456
译者:
出版时间:2004-10
价格:$ 153.96
装帧:
isbn号码:9780131293502
丛书系列:
图书标签:
  • Network
  • Fiber
  • 光纤通信
  • 光纤
  • 通信
  • 光电子学
  • 信息技术
  • 网络技术
  • 物理学
  • 工程学
  • 信号处理
  • 光学
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具体描述

Introductory book for undergraduate Electrical Engineering and Electronics Technology courses covering Fiber Optics. This new and revised Fifth Edition of Fiber Optic Communications incorporates coverage of significant advances made in the fiber industry in recent years to present a comprehensive and in-depth introduction to the basics of communicating using optical fiber transmission lines. Students will learn system design as well as operating principles, characteristics, and application of the components that comprise fiber-optic systems.

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现代光通信:理论、技术与应用 本书旨在为光通信领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面、深入且前沿的知识体系。它不仅涵盖了光通信系统的基本原理,更聚焦于当前正在塑造行业未来的关键技术和新兴应用。 第一部分:光纤与光波导基础 本部分将打下坚实的物理基础。首先,我们将从电磁波理论出发,系统地阐述光在介质中的传播特性,特别是对非线性光学效应的深入探讨,这对于理解高功率光纤传输中的信号失真至关重要。随后,我们详细分析了光纤的结构、模式理论与损耗机制。重点关注新型低损耗光纤(如超低损耗掺铒光纤的理论设计)和模场直径控制对连接损耗的影响。 模场匹配与弯曲损耗: 我们将用严谨的数学模型来推导和分析光纤在不同弯曲半径下的辐射损耗,并讨论如何通过优化光纤的包层和纤芯折射率剖面来最小化这些效应,尤其是在密集波分复用(DWDM)网络中,光纤的物理排布对系统性能的制约。 偏振态控制: 偏振模色散(PMD)是高速光纤通信中的主要限制因素之一。本章将深入研究光纤的双折射现象,从皮尔逊方程到高阶PMD的测量与补偿技术,包括使用偏振控制器和自适应算法来实时校正偏振漂移。 第二部分:光纤中的信号传输与失真 信号在光纤中传输并非理想过程,色散和非线性效应共同构成了主要的传输瓶颈。 色散管理: 除了传统的群速度色散(GVD)和一阶/二阶色散参数外,本书将详细阐述高阶色散(HOD)对超高速(如400G/800G及以上)系统性能的破坏性影响。我们介绍补偿色散的先进方法,包括内置色散补偿光纤(DCF)的优化设计,以及电子色散补偿(EDC)在相干接收机中的实现细节和性能优势。 非线性效应的量化与抑制: 非线性是限制光纤容量和传输距离的关键。我们将详细分析自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)的物理机制。对于相干系统中至关重要的非线性克尔效应,本书将引入传输矩阵法(TMM)和单向传输模型(SSMF),以精确预测长距离传输中的信号畸变。抑制策略方面,我们将深入讨论光孤子传输的理论极限以及光纤布拉格光栅(FBG)在抑制特定非线性效应中的应用。 第三部分:光通信系统架构与器件 本部分聚焦于现代光传输网络的核心组件和系统设计。 光源技术: 我们将跳出传统的DFB激光器,深入探讨可调谐激光器(如VCSEL和外腔激光器)的设计原理、调谐范围和锁定技术。对于相干系统,分布式反馈(DFB)激光器的线宽与相位噪声对误码率的影响将被严格量化。 光电探测与接收: 接收端是实现高速率的关键。本书重点分析PIN二极管和雪崩光电二极管(APD)的性能参数。在相干接收机部分,我们将详细介绍平衡探测器的工作原理,以及如何利用本地振荡器(LO)激光器的波长和相位进行同步。 新型光器件与集成: 硅光子集成电路(PICs)是下一代通信的基础。本书将剖析硅基光子器件的制造工艺、关键器件(如载流子注入式马赫-曾德尔调制器MZM、环形谐振器(RRs))的性能优化,及其在降低功耗和提高集成度方面的潜力。 第四部分:先进传输网络与未来方向 本部分将目光投向前沿和未来网络拓扑。 波分复用(WDM)与密集波分复用(DWDM): 深入探讨波长选择开关(WSS)的工作原理及其在动态重构网络中的作用。我们将分析通道间隔的缩小对串扰和滤波要求带来的挑战,并比较不同调制格式(如QPSK, 16-QAM, PAM-4)在频谱效率和传输距离之间的权衡。 相干光通信: 这一章节是本书的重点。我们将详细解析全数字相干接收机的结构,包括数字信号处理(DSP)在实现信道均衡、频率/相位恢复和色散补偿中的核心算法。DSP的计算复杂度和功耗优化是关键讨论点。 光网络与路由: 现代网络要求更高的灵活性。我们将研究光层网络(Optical Layer Networking)中的动态波长分配(DWA)和光交叉连接(OXC)技术。对于数据中心互联(DCI),我们将讨论城域/骨干网的异构架构以及如何为不同业务提供定制化的光纤传输方案。 第五部分:光传输的挑战与新兴技术 本部分展望了下一代光通信面临的瓶颈和突破口。 超高阶调制与非线性补偿: 探索如何在高阶QAM或PAM-4中,通过更复杂的预编码和后处理技术来对抗信噪比的急剧下降。 空分复用(SDM): 介绍多芯光纤(MCF)和少模光纤(Few-Mode Fiber, FMF)的物理模型,并讨论如何通过模式耦合管理和模式分离技术来实现容量的指数级提升。 量子通信与光纤: 简要介绍量子密钥分发(QKD)在现有光纤基础设施上的可行性,以及单光子探测器的性能要求,这为光纤网络的未来安全奠定了基础。 本书通过严谨的理论推导、对前沿器件的深入剖析以及对复杂系统工程问题的全面覆盖,致力于成为光通信领域研究与实践的权威参考资料。

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读后感

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用户评价

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坦白说,《光纤通信》这本书比我预期的要扎实得多,它不仅仅是一本入门读物,更像是一部细致入微的科普百科。作者在阐述光纤通信的各个组成部分时,都做到了事无巨细的描绘。例如,在介绍光源(激光器和LED)时,它不仅解释了它们产生光的基本原理,还深入探讨了不同类型的光源在波长、功率、调制速度等方面的特点,并分析了它们在实际通信系统中的优缺点。同样,在讲解光检测器时,书中详细介绍了PIN光电二极管和雪崩光电二极管的工作机制,以及它们在响应速度、灵敏度和噪声抑制方面的差异。而最让我印象深刻的是,它花费了相当大的篇幅来讨论光信号的衰减和色散问题,并详细介绍了各种补偿技术,如色散补偿光纤(DCF)和数字信号处理(DSP)。这些深入的技术细节,使得这本书在严谨性上无可挑责,但作者通过巧妙的类比和清晰的逻辑,使得这些复杂的概念变得相对容易理解。这本书非常适合那些希望深入了解光纤通信技术细节,并对其背后科学原理有强烈好奇心的读者。

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我一直对通信技术的发展趋势很感兴趣,而《光纤通信》这本书正好满足了我的这种探索欲望。它不仅仅局限于介绍现有的技术,更着重于展望未来。书中对下一代光纤通信技术的讨论,如相干光通信、空分复用(SDM)以及基于人工智能的光网络管理,让我对光纤通信的未来发展充满了期待。作者以一种宏观的视角,勾勒出了未来通信网络可能的样子,以及光纤通信将在其中扮演的关键角色。它探讨了如何通过更高效的编码、更先进的调制方案以及更智能的网络架构来克服现有技术的瓶颈,从而实现更高的传输速率和更低的延迟。此外,书中对光子集成电路(PICs)的发展趋势的分析,也让我看到了将复杂的光学功能集成到微小芯片上的巨大潜力,这预示着光纤通信设备将变得更加小型化、低功耗和低成本。对于任何关心未来通信网络发展的人来说,这本书都提供了一个非常有价值的参考视角,它不仅仅是关于“现在”,更是关于“未来”的蓝图。

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购买《光纤通信》这本书,纯粹是出于对现代信息社会构建的好奇心。我一直好奇,我们今天所依赖的瞬息万变的全球通信网络,究竟是如何实现的?这本书,简直就是一本关于“信息高速公路”建造手册。它从最基础的物理原理入手,就像盖房子一样,一步步告诉你如何打地基(光的传播),如何砌墙(光纤的制造),如何铺设管道(光纤网络的部署)。而且,它还很贴心地解释了为什么我们需要光纤,而不仅仅是铜线。书中对于信号的编码、解码,以及如何确保信息在传输过程中的完整性,都有非常细致的讲解,让我对数字通信的底层逻辑有了更深的理解。更重要的是,它让我看到,光纤通信不仅仅是技术,它还涉及经济、环境和社会因素。例如,书中对海底光缆的铺设成本、维护难度,以及其对全球互联互通的巨大影响的描述,都让我印象深刻。读完这本书,你会觉得,我们习以为常的“连接”背后,是一项多么庞大且精密的工程。

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这本《光纤通信》真是一场意外的惊喜!我原本对这个领域知之甚少,甚至对“光纤”这个词的理解还停留在网络连接的层面。然而,这本书以一种极其生动且易于理解的方式,为我揭开了光纤通信的神秘面纱。从最基础的光学原理讲起,比如光的折射、反射,以及如何利用全内反射来引导光信号,作者都用深入浅出的语言加以阐释,配以大量的示意图,即便是我这样的初学者也能轻松掌握。然后,它巧妙地过渡到光纤的结构和类型,让我明白了不同光纤(单模、多模)在性能上的差异以及各自的应用场景。最令我着迷的是,书中不仅讲解了理论,还穿插了大量的实际应用案例,比如互联网骨干网的建设、海底光缆的铺设,甚至是通信卫星之间的光信号传输,这些真实世界的应用让抽象的理论变得鲜活起来。读完这本书,我对光纤通信不再是模糊的认识,而是有了一个清晰、系统的框架,并且深深地体会到这项技术在我们现代社会中所扮演的至关重要的角色。它让我意识到,每一次流畅的网络通话,每一次快速的文件下载,背后都蕴含着如此精密和令人惊叹的光学工程。

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作为一个对科技史略感兴趣的普通读者,《光纤通信》这本书带来的启发远超我的想象。它不仅仅是一本技术手册,更像是一部浓缩的科技发展史。书中追溯了光纤通信技术从萌芽到成熟的漫长历程,介绍了那些在背后默默付出、做出关键贡献的科学家和工程师们的故事。我了解到,这项技术的突破并非一蹴而就,而是经历了无数次的实验、失败和改进。书中对于早期光纤材料的研究,以及如何克服损耗和色散等技术难题的艰辛过程的描述,都充满了戏剧性。它让我看到了科学研究的严谨性、创造性以及持之以恒的重要性。此外,书中还讨论了光纤通信技术如何深刻地改变了社会,从信息传播的速度,到商业模式的革新,再到文化交流的便捷,这种技术进步带来的社会变革,让人感慨万千。这本书,让我不仅仅看到了光纤通信的“是什么”,更让我理解了“为什么”以及“如何”走到今天。

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