编辑推荐
《光纤通信》可适应不同层次的读者选用,既可用于高等学校理工类本科教材,也适用于各类工程技术人员参考、阅读。
内容简介
《光纤通信》系统介绍了光纤通信的历史与现状、现代光纤通信技术、光纤传输理论、光纤拉制、光缆设计的基本原则、光发射机组成、光源的调制原理、光接收机、光放大器原理、光纤通信网络、光调节与复用技术、光纤通信系统设计与施工方法、光纤测量技术。
《光纤通信》编写力求反映应用型本科的要求和理工类专业的教学特点,内容力求由浅人深,循序渐进,基本概念和基本知识准确清晰,光纤通信技术的说明简明扼要,尽量避免繁琐的数学推导,并且注意以形象直观的形式配合文字表述,重点突出。
《光纤通信》每章都附有相关的阅读资料,以帮助读者更多地了解相关知识。
作者简介
精彩书评
目录
1 概论
1.1 光纤通信的概念
1.1.1 光纤通信
1.1.2 光纤通信系统
1.2 光纤通信的发展历史
1.2.1 光纤通信的里程碑
1.2.2 光纤通信的爆炸性发展
1.3 现代光纤通信技术
1.3.1 光纤通信技术的特点
1.3.2 现代光纤通信技术的发展趋势
1.4 数字光纤通信系统与模拟光纤通信系统的比较
阅读资料1:我国光纤光缆及光无源器件产业的现状与发展
阅读资料2:信息社会
习题
2 光纤传输理论
2.1 光纤的典型结构和分类
2.1.1 光纤的典型结构
2.1.2 光纤的分类
2.2 光纤的传输特性和主要参数
2.2.1 光在光纤中的传输
2.2.2 光纤的损耗特性
2.2.3 光纤的色散特性
2.3 阶跃折射率光纤的模式理论
2.3.1 矢量解法
2.3.2 标量近似解法
2.4 渐变折射率光纤的波动理论
2.4.1 抛物线型折射率光纤的标量近似解法
2.4.2 渐变折射率光纤的相位积分解法
2.5 单模光纤
2.5.1 阶跃折射率单模光纤的结构
2.5.2 阶跃折射率单模光纤中的模式及其场量
2.5.3 实际(阶跃折射率)单模光纤的等效近似分析
2.5.4 单模光纤的色散
2.6 光纤的制造
2.6.1 预制棒的制造
2.6.2 光纤的拉制
2.6.3 光纤的涂敷
2.7 光纤的成缆
2.7.1 设计光缆的基本原则
2.7.2 光缆的典型结构
2.8 小结
2.8.1 内容提要
2.8.2 重点与难点
2.8.3 重要概念及常用公式
阅读资料:闭路电视监控系统的信号传输方式和设备
习题
3 光发射机
3.1 激光基础知识
3.1.1 原子的能级和晶体中的能带
3.1.2 能级的跃迁
3.1.3 光增益区的形成
3.2 半导体激光器
3.2.1 基本原理
3.2.2 结构理论
3.2.3 典型分类
3.2.4 模式概念
3.2.5 基本性质
3.3 半导体发光二极管
3.3.1 工作原理
3.3.2 结构和分类
3.3.3 主要性质
3.4 光源的调制原理
3.4.1 光源的调制方式
3.4.2 光源的直接调制
3.4.3 激光器数字调制过程的瞬态分析
3.4.4 光源的间接调制
3.5 光发射机和外调制器
3.5.1 激光器的实用组件
3.5.2 光发射机
3.5.3 波导调制器和电吸收调制器
3.6 小结
阅读资料1:空间激光通信技术
阅读资料2:光发射机及其主要性能指标
习题
4 光接收机
4.1 光接收机的组成和性能指标
4.1.1 光接收机的组成
4.1.2 光接收机的性能指标
4.2 光电检测器
4.2.1 PN结的光电效应
4.2.2 PIN光电二极管
4.2.3 雪崩光电二极管
4.3 放大电路及其噪声
4.3.1 噪声的数学处理
4.3.2 放大器输入端的噪声源
4.3.3 场效应管和双极晶体管的噪声源
4.3.4 前置放大器的设计
4.4 光接收机灵敏度的计算
4.4.1 灵敏度计算的一般公式
4.4.2 光电检测过程的统计分布和灵敏度的精确计算
4.4.3 灵敏度的高斯近似计算
4.4.4 S.D.Personick高斯近似计算公式
4.5 光接收机的组成模块
4.5.1 码间干扰问题和均衡滤波电路
4.5.2 接收机的动态范围和自动增益控制电路
4.5.3 再生电路
4.6 小结
阅读资料:常用光接收机主要性能参数
习题
5 光源和光放大器
5.1 发光二极管
5.1.1 发光二极管的原理
5.1.2 发光二极管的工作特性
5.2 激光器
5.2.1 激光器的原理
5.2.2 半导体激光器
5.3 光放大器
5.3.1 半导体光放大器
5.3.2 掺饵光纤放大器
5.3.3 掺饵波导光放大器
5.3.4 拉曼放大器
5.3.5 光放大器的噪声系数
5.3.6 光放大器的应用
5.4 小结
阅读资料:常用光放大器主要性能参数
习题
6 光纤通信网络
6.1 光纤通信系统
6.1.1 光纤通信系统的特点和类型
6.1.2 基本光纤通信系统
6.1.3 数字光纤通信系统
6.1.4 光同步数字传输网
6.1.5 模拟光纤通信系统
6.1.6 相干光通信
6.2 全光通信网
6.2.1 OXC和OADM
6.2.2 WDM光网络
6.2.3 光分组交换和光突发交换
6.3 光纤接入网
6.3.1 PON的基本原理
6.3.2 PON的传输方式
6.3.3 PON的拓扑结构和应用类型
6.4 色散补偿技术
6.4.1 光纤通信系统中的色散补偿技术
6.4.2 预啁啾技术
6.4.3 利用色散补偿光纤补偿色散
6.4.4 利用CFBG补偿色散
6.5 光孤子通信技术
6.5.1 单模光纤中的孤子
6.5.2 光孤子通信几个问题的讨论
阅读资料1:下一代光纤网络发展动向
阅读资料2:城域网的发展和技术选择
习题
7 光调节和复用技术
7.1 光调制器
7.1.1 基本概念
7.1.2 电介质光调制器
7.1.3 EA调制器
7.2 光复用/解复用器
7.2.1 波分复用/解复用器
7.2.2 复用器/解复用器的串扰
7.2.3 时分复用/解复用器
阅读资料:空间光调制器
习题
8 光纤通信系统设计和施工
8.1 数字光纤通信系统性能和测试
8.1.1 数字光纤通信系统的主要性能指标
8.1.2 系统传输性能指标的测试
8.2 单通道数字光纤通信系统结构和设计
8.2.1 系统结构
8.2.2 光纤通信系统设计的总体考虑
8.2.3 单通道系统中继距离设计
8.3 多通道数字光纤通信系统设计
8.3.1 系统设计中应注意的问题
8.3.2 WDM+EDFA系统中继距离设计
阅读资料:光纤通信施工方案(某学院光纤网工程施工方案)
习题
9 光纤测量
9.1 衰减测量
9.1.1 概述
9.1.2 截断技术
9.1.3 插入损耗法
9.1.4 背向散射法
9.2 色散测量
9.2.1 概述
9.2.2 模间色散
9.2.3 时域模间色散测量
9.2.4 频域模间色散测量
9.2.5 色度色散
9.2.6 偏振模色散
9.3 OTDR的应用
9.3.1 衰减测量
9.3.2 光纤故障位置判定
9.4 眼图分析
9.5 光谱分析仪的应用
9.5.1 光源的性能评价
9.5.2 EDFA增益和噪声图测试
阅读资料:OTDR
习题
参考文献
精彩书摘
1 概论
什么是信息?“蓝色的天空,飘着白云”,“今天航班取消了”,“春天来了,我看到杨树、柳树绿叶了”,等等,都是信息。“前方的道路不通,请右行”,这既是信息,又是一种单向的通信。
什么是通信?人们的日常生活离不开信息交换,语言交流、眼神、表情等都是通信(communication),通信的本质就是信息的交流。本章主要介绍光纤通信的一些基本概念,然后回顾光纤通信(optical fiber communication)的历程,并对现代光纤通信技术做了总结。
1.1 光纤通信的概念
1.1.1光纤通信
自古以来,人类的交流就是依靠各类信息的沟通,通信(communication)就是人们的最基本需求之一,这种需求不断地促使人们开始发明能将信息从一个地方迅捷、有效地传送到另一个遥远地方的通信技术。从广义的角度来说,通信就是彼此之间传递信息。
进一步讲,古时候,人们在土石、树木上做上记号,“记号”可能是一种文字,或者是一种表示什么意义的图形,但“记号”是一种信息。这样处理信息的作用有两个意义,一是保存(信息的存储),二是传送给后人。
现代的通信一般是指电信(telecommunication)。IEEE(美国电气和电子工程师学会)对电信的定义是:借助诸如电话系统、无线电系统、网络系统、电视系统这样的设备,在相隔一定距离的条件下进行的信息交换。在漫长的现代通信的科学发展道路中,通信经历了电通信(electrical communication)和光通信(optical communication)两个阶段。广义的电通信指的是一切运用电波作为载体而传送信息的所有通信方式的总称,而不管传输所使用的介质是什么。电通信又可分为有线电通信和无线电通信。
……
前言/序言
根据2003年1月教育部在黑龙江工程学院组织召开的全国高等学校教学研究中心“21世纪中国高等学校应用型人才培养体系的创新与实践”课题审定会的有关精神,在原高等学校通用的计算机控制技术的基础上,根据理工类应用型本科专业的特点,编写了《光纤通信》教材。
《光纤通信》主要内容包括四部分:第一部分主要是光纤通信的概念、光纤传输理论、光纤的制造工艺和方法,以及光纤通信的现状与发展方向及其在国民经济中的重要作用;第二部分主要是光发射机、光接收机、光放大器的基础知识、基本原理和应用;第三部分主要是光纤通信网络、光调节技术和复用技术;第四部分主要是光纤通信系统设计与施工以及光纤测量技术。
为了让读者能全面、系统地掌握光纤通信的系统知识,达到教育部对应用型本科的要求,在编写本教材时,根据应用型本科的特点,力求由浅入深,循序渐进,通俗易懂,基本概念和基本知识准确清晰,光纤通信知识的说明简明扼要,尽量避免繁琐的数学推导,着重介绍光纤通信的概念、现代光纤通信技术、光纤传榆理论、光纤拉制、设计光缆的基本原则、光发射机组成、光源的调制原理、光接收机和光放大器原理、光纤通信网络、光调节与复用技术、光纤通信系统设计与施工方法、光纤测量技术。本书注意以形象直观的形式配合文字表述,重点突出,以帮助读者掌握关键技术并全面理解本书内容。
《光纤通信》每章都附有相关的阅读材料,以帮助读者更多地了解相关知识。
《光纤通信》由钱显毅、张立臣主编,俞伟钧、黄文生、何一鸣、彭颖任参编。本书由钱显毅统稿。
《星际航线:穿越未知》 简介: 这是一部以宏大宇宙为舞台,融合了硬科幻的严谨考证与人性深邃探索的史诗级巨作。故事发生在一个距离我们遥远的未来,人类文明已不再局限于地球,而是凭借着对空间跳跃技术的精湛掌握,如同璀璨的星辰,在银河系的各个角落播撒种子。然而,宇宙的辽阔并非意味着宁静,未知与危险如影随形,它们潜藏在黑暗星云的深处,游弋在虫洞边缘,挑战着人类探索的勇气与智慧。 故事的核心围绕着“先驱者”号——一艘集合了人类最尖端科技与最精英人才的星际探索舰展开。它的使命,是抵达传说中位于银河系边缘的“新伊甸”,一个据说拥有能够逆转时空、重塑宇宙规则的神秘信号源。信号的来源扑朔迷离,其背后隐藏的真相,可能彻底颠覆人类对自身以及宇宙的认知。 “先驱者”号的船长,艾丽娅·沃克,是一位传奇的星舰指挥官。她以其冷静的头脑、果敢的决断以及对人性的深刻理解而闻名。在她的带领下,这支由科学家、工程师、军人、甚至哲学家组成的多元化团队,将踏上一段充满未知与挑战的旅程。 旅途中,他们将遭遇一系列令人惊叹的宇宙奇观。从由纯粹能量构成的巨型星体,到孕育着难以想象生命形式的冰封行星;从充斥着扭曲时空的宇宙陷阱,到被古老文明遗迹所覆盖的死亡星球。每一次的抵达,都伴随着新的发现,也带来了新的危机。他们需要解开那些隐藏在星球地层中的古老密码, decipher 那些来自外星智慧的复杂信息,甚至要与那些进化方向与人类截然不同的外星种族进行第一次、也是最关键的接触。 在这些宏伟的宇宙画卷之下,作者并没有忽略对个体命运的刻画。船员们各自怀揣着不同的故事、梦想与恐惧。年轻的天体物理学家,莱恩,对宇宙的终极奥秘充满好奇,他的理论知识能否在实际的探索中得到验证?老练的星舰工程师,马库斯,将他的人生奉献给了“先驱者”号,他能否在一次又一次的危机中,让这艘承载着人类希望的飞船继续航行?而神秘的殖民地历史学家,伊莲娜,她的研究似乎与“新伊甸”的传说有着千丝万缕的联系,她的过去,是否会影响到整个任务的走向? 当“先驱者”号深入到人类文明从未触及过的区域时,他们发现宇宙的法则远比想象中更为复杂。时间并非线性流淌,空间可以被折叠,甚至意识也可能成为一种可被操纵的能量。他们将面对的,不仅仅是物理上的挑战,更是对自身哲学观、宇宙观的颠覆。 随着“新伊甸”的信号越来越清晰,船员们也开始面临更深层次的困境。是继续无畏地探索,还是在未知的恐惧面前选择退缩?当掌握了足以改变宇宙的力量时,人类将如何自处?是将其用于造福,还是重蹈覆辙,成为新的宇宙霸主? 《星际航线:穿越未知》不仅仅是一部关于星际旅行的科幻小说,它更是一次关于人类文明、关于生命意义、关于宇宙真理的深刻叩问。作者以其细腻的笔触,将冰冷的技术细节与炽热的人类情感巧妙地融合在一起,构建出一个既震撼人心又引人深思的宇宙图景。读者将跟随“先驱者”号的脚步,一同感受宇宙的浩瀚与神秘,一同经历惊心动魄的冒险,一同思考人类在无限宇宙中的位置与未来。 这部作品将带领读者飞越恒星,潜入星云,穿越虫洞,去探索那些最遥远的边疆。它将让读者沉浸在一个充满无限可能的世界,去体验那些只有在最狂野的想象中才会出现的情景。这是一次视觉的盛宴,更是一次思想的洗礼。 最终,“新伊甸”的真相是否能够被揭示?人类文明又将在这次伟大的探索中获得怎样的进化?这一切,都隐藏在《星际航线:穿越未知》的层层章节之中,等待着勇敢的读者去亲自揭晓。 关于本书的一些细节补充: 硬科幻的基石: 作者在描述“先驱者”号的技术时,力求严谨,参考了当前科学研究的前沿理论,如量子纠缠、暗物质、曲速引擎(虽然是概念性的,但其物理原理的推演是基于现有物理学框架的),以及对宇宙常识的合理推演。例如,对于星际航行的速度,作者会详细描述其受到的限制以及如何通过空间折叠技术来规避,而不是简单地“瞬间移动”。 宇宙的生物多样性: 作者构建了多个具有独特生态系统和生命形态的外星世界。这些生命可能并非以碳基为主,形态也千奇百怪,从能量生物到硅基生命,再到完全超出人类理解范畴的意识集合体。这些设定并非凭空捏造,而是基于对生物演化和宇宙环境多样性的科学猜想。 社会与哲学层面的探讨: 小说中,人类社会在接触到外星文明和更高级宇宙概念后,会产生剧烈的思想冲击。书中会涉及人类对自身存在意义的重新审视,对殖民主义的反思,以及在面对未知力量时的道德抉择。例如,当发现某种外星科技能够治愈所有疾病时,它会引发全人类内部关于资源分配、社会结构以及“生命价值”的深刻辩论。 叙事结构的多样性: 除了主线故事,小说还会穿插船员们的个人回忆、研究笔记、甚至是一些“历史学家”对过去人类探索史的考古式叙述,这些碎片化的信息共同拼凑出更宏大的宇宙图景和人类文明的演进脉络。 关于“新伊甸”的线索: “新伊甸”并非是一个简单的地点,它可能是一个物理现象,一个意识领域,甚至是一种宇宙法则的具象化。信号的来源及其含义,会是贯穿整部小说的核心谜团,其解开过程将充满惊险与智慧的较量,甚至可能需要船员们付出巨大的代价。 人文关怀的深度: 即使在最冰冷的宇宙背景下,作者也从未忽视人物的情感挣扎。船员之间的友情、爱情、以及面对生死离别的痛苦,都将被细腻地描绘出来,让读者在仰望星空的同时,也能感受到人类情感的温暖与力量。例如,在一次极度危险的逃生过程中,船员们可能会回忆起地球上的亲人,他们对“家”的思念会成为支撑他们活下去的动力。 《星际航线:穿越未知》旨在为读者提供一次身临其境的宇宙冒险,一次关于智慧与勇气的史诗,以及一次对人类自身存在意义的深刻反思。它将带领您,一同飞向那片未知而迷人的星海。