普通高等教育“十二五”規劃教材：光縴通信 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

錢愛玲，錢顯忠，錢顯毅 編

圖書標籤:

• 光縴通信
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 光縴技術
• 信息技術
• 物理學
• 電子工程
• 通信原理
• 網絡工程

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517005346

版次：1

商品編碼：11184307

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：350

字數：555000

正文語種：中文

內容簡介

　　《普通高等教育“十二五”規劃教材：光縴通信》係統的介紹瞭光縴通信的曆史與現狀、光縴通信的概念、光縴傳輸理論、光發射機、光接收機、光放大器、光縴通信網絡、光調節與復用技術、光縴通信係統設計與施工、光縴測量。
　　《普通高等教育“十二五”規劃教材：光縴通信》編寫時力求反映應用型本科學生、卓越工程師培養的要求和理工類專業教學特點，內容由淺入深，循序漸進，基本概念和基本知識準確清晰，突齣光縴通信的應用技術，有利於培養卓越工程師專業教學使用。每章後都安排有相關閱讀材料和習題，方便讀者自學。
　　《普通高等教育“十二五”規劃教材：光縴通信》適應不同的讀者，也可以用於高等學校理工類專業教材。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 光縴通信的概念
1.1 光縴通信的概念
1.2 光縴通信的發展曆史
1.3 現代光縴通信技術
1.4 數字光縴通信係統比模擬光縴通信係統
習題

第2章 光縴傳輸理論
2.1 光縴的典型結構及分類
2.2 光縴的傳輸特性及主要參數
2.3 階躍摺射率光縴的模式理論
2.4 漸變摺射率光縴的波動理論
2.5 單模光縴
2.6 光縴的製造
2.7 光縴的成纜
2.8 小結
習題

第3章 光發射機
3.1 激光原理的基礎知識
3.2 半導體激光器
3.3 半導體發光二極管
3.4 光源的調製原理
3.5 光發射機和外調製器
3.6 小結
習題

第4章 光接收機
4.1 光接收機簡介
4.2 光電檢測器
4.3 放大電路及其噪聲
4.4 光接收機靈敏度的計算
4.5 光接收機的組成模塊
4.6 小結
習題

第5章 光放大器
5.1 發光二極管
5.2 激光器原理
5.3 光放大器
5.4 小結
習題

第6章 光縴通信網絡
6.1 光縴通信係統
6.2 全光通信網
6.3 光縴接入網
6.4 色散補償技術
6.5 光孤子通信技術
習題

第7章 光調節與復用技術
7.1 光調製器
7.2 光復用解復用器
習題

第8章 光縴通信係統設計與施工
8.1 數字光縴通信係統性能及測試
8.2 單通道數字光縴通信係統結構與設計
8.3 多通道數字光縴通信係統設計
習題

第9章 光縴測量
9.1 衰減測量
9.2 色散測量
9.3 0TDR的應用
9.4 眼圖分析
9.5 光譜分析儀的應用
習題
參考文獻

精彩書摘

　　第4章 光接收機
　　任何信號在傳輸過程中，都會齣現衰減、波形展寬、波形變形等等現象。光信號在光縴中經過長距離傳輸也同樣會受到損耗、色散和非綫性的影響，不僅幅度被衰減，而且脈衝的波形也被展寬和變形。即使隻考慮傳輸過程中0.2dB/km的損耗，經過50km的傳輸，光功率也要降低到原來的十分之一。因此，光接收機的首要任務是能檢測到微弱光信號，將光信號成比例地轉換成電信號，同時還要能對接收到的電信號進行整形、放大以及再大。
　　光接收機是光縴通信係統的重要組成部分。它的作用是將由光縴傳來的微弱光信號轉換為電信號，經放大，處理後恢復原信號。光接收機的性能對整個係統的通信質量有很大的影響。光接收機主要性能指標是：
　　（1）光接收機靈敏度。光接收機的靈敏度是指滿足給定信噪比指標的條件下，光接收機所需要的最小接收光功率。所需要的最小接收光功率越小，光接收機靈敏度越高，接收弱信號的能力越強。影響光接收機靈敏度的主要因素是光檢測器的響應度及光接收機的噪聲。由於噪聲存在，限製瞭光接收機接收弱信號的能力。因此如何降低光接收機的噪聲，已成為光縴通信係統中的一個重要研究課題。
　　（2）光接收機的動態範圍。光接收機的動態範圍是指光接收機靈敏度與最大可允許輸入的光功率的電平差。輸入光功率過大，超過最大可允許的輸入光功率，接收機會齣現飽和或過載，使輸齣信號産生失真，因此，希望光接收機有大的動態範圍。
　　本章首先簡介光接收機的組成和性能指標，接著介紹光電檢測器，然後從分析放大器和檢測器的噪聲及統計性質齣發，介紹接受機靈敏度的計算方法，其中主要介紹高斯近似計算方法。最後簡單介紹接收機的其他幾個組成模塊。
　　4.1光接收機簡介
　　光接收機分為模擬光接收機和數字接收機兩種。模擬光接收機用於接受模擬信號，如光縴CATV信號。當前的通信係統由於大多采用數字信號，因而主要用的數字光接收機。檢測方式分為相乾檢測方式和非相乾檢測方式。相乾檢測方式首先將接收到的光信號與一個光本地振蕩器的振蕩信號進行混頻，再被光電檢測器變換成中頻電信號，類似於無綫電收收音機。常用的非相乾檢測方式就是直接功率檢測方式，通過光電二極管直接將接受的光信號恢復成基帶調製信號。
　　下麵以直接檢測（DD）的數字光接收機為例，介紹其主要組成部分。數字光接收機的框圖如圖4.1所示。
　　數字光接收機由光電檢測器、前置放大器、主放大器、AGC電路、均衡器、判決再生和時鍾提取七個部分組成。
　　……

前言/序言

　　為瞭貫徹落實《國傢中長期教育改革和發展規劃綱要》和《國傢中長期人纔發展規劃綱要》的重大改革，根據教育部2011年5月發布的《關於“十二五”普通高等教育本科教材建設的若乾意見》，本著教材必須符閤教育規律和人纔成長規律的具有科學性、先進性、適用性，進一步完善具有中國特色的普通高等教育本科教材體係的精神和“卓越工程師教育培養計劃”的具體要求，編寫瞭光縴通信教材。
　　本教材具有以下特色：
　　（1）符閤教育部《關於“十二五”普通高等教育本科教材建設的若乾意見》的精神，具有時代性、先進性、創新性，為培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人纔和卓越工程師打下良好的數理基礎。
　　（2）特色鮮明，實用性強，方便讀者自學。每章後都安排有相關閱讀材料和習題，方便讀者自學。將每個知識點緊密結閤到相關學科、産業的應用。如，第3章“光發射機’’後有相關的閱讀材料ECL電源開關在數字光發射機調製電路中的應用研究，可以提高學生學習興趣，適應不同基礎的學生自學。
　　（3）重點突齣、簡明清晰、結論錶述準確。對光縴通信中涉及的物理定律、定理不求嚴格證明過程，但對光縴通信中的物理模型建立講述清晰，結論錶達清晰準確，有利於幫助學生建立工程應用中的數理模型、培養學生的形象思維能力和解決實際工程的能力。
　　（4）難易適中，適用麵廣，符閤因材施教。適用不同的讀者學習和參考，也有利於普通高校教學之用。

光縴通信：開啓信息時代新紀元的基石 在信息爆炸的時代浪潮中，人類社會對信息傳輸速度、容量和可靠性的需求日益增長。從早期的電報、電話，到如今琳琅滿目的互聯網應用，通信技術的每一次革新都極大地推動瞭社會進步與發展。而在這場波瀾壯闊的通信革命中，光縴通信以其卓越的性能，成為瞭連接世界的數字神經，為現代信息社會奠定瞭堅實的基礎。 一、 光縴通信的誕生與發展：一場靜默的技術飛躍 光縴通信，顧名思義，是利用光波作為信息載體，通過光縴作為傳輸媒介進行信息傳遞的技術。與傳統的電信號傳輸相比，光信號在光縴中傳輸具有不可比擬的優勢。這門技術並非一蹴而就，而是經曆瞭漫長而艱辛的探索與發展。 早在19世紀，科學傢們就已認識到光波的潛力，但如何將其有效地引導和傳輸，成為瞭一個巨大的挑戰。直到20世紀60年代，隨著激光器的發明和低損耗光縴材料的齣現，光縴通信纔迎來瞭曆史性的突破。1966年，英國科學傢高錕（Charles K. Kao）博士提齣瞭用玻璃縴維傳輸光信號的設想，並預測到2000年光縴損耗可以降低到每公裏20分貝以下，這一理論預言為光縴通信的實用化指明瞭方嚮。1970年，美國康寜公司成功研製齣損耗低於20分貝/公裏的石英光縴，標誌著光縴通信從理論走嚮現實。 此後，光縴通信技術以前所未有的速度發展。光縴的損耗不斷降低，傳輸帶寬不斷拓寬，光源和探測器的性能持續提升，光放大器、光開關等關鍵器件也相繼問世。上世紀80年代，光縴通信開始大規模商用，並在骨乾網、城域網等領域得到瞭廣泛應用。進入21世紀，隨著互聯網的迅猛發展和高清視頻、雲計算、大數據等業務的興起，對通信帶寬的需求呈現指數級增長，光縴通信憑藉其巨大的優勢，再次成為支撐信息時代發展的核心技術。 二、 光縴通信的卓越性能：無與倫比的傳輸優勢 光縴通信之所以能夠取代傳統通信方式，成為現代通信的主流，源於其一係列無可比擬的優越性能： 巨大的傳輸帶寬： 光波的頻率遠高於電磁波，因此光縴可以承載的信息量也遠大於同軸電纜。一根頭發絲般粗細的光縴，其理論傳輸容量相當於數百萬對銅綫。這意味著，光縴通信能夠輕鬆滿足當前及未來日益增長的網絡帶寬需求，實現高清視頻、大數據傳輸、實時互動等對帶寬要求極高的應用。 極低的傳輸損耗： 優質光縴的損耗極低，每公裏損耗可以達到0.2分貝左右。這意味著光信號可以在長距離傳輸而不必頻繁進行信號放大，大大降低瞭網絡建設和維護的成本。相比之下，銅綫傳輸的損耗隨距離的增加而顯著增大，需要密集的中繼設備。 優良的抗乾擾能力： 光信號在光縴中傳輸，不受電磁乾擾的影響。這意味著光縴通信在強電磁環境下，如發電廠、工業區等地方，也能保持穩定可靠的通信質量，而銅綫容易受到電磁噪聲的乾擾，導緻信號失真和數據錯誤。 保密性強： 光信號在光縴內部傳輸，很難被截獲。即使有人嘗試竊聽，也容易被發現，從而保證瞭通信的安全性。 體積小，重量輕： 光縴的直徑通常隻有幾十微米，比傳統的銅綫電纜細得多，重量也輕得多。這使得光縴鋪設更加便捷，尤其是在城市地下管網有限的情況下，其優勢更為明顯。 絕緣性好，安全性高： 光縴本身不導電，因此不會産生火花，在易燃易爆的環境下使用更加安全。同時，光縴不易産生靜電，對設備也更友好。 三、 光縴通信的基本原理：光的世界，信息的橋梁 光縴通信係統主要由三大部分組成： 1. 光發送設備： 這是光縴通信的起點，負責將電信號轉換為光信號。其核心部件是光源，通常使用激光器或發光二極管（LED）。光源根據輸入的電信號（如語音、數據等）産生相應強弱或頻率變化的光脈衝，這些光脈衝攜帶瞭要傳輸的信息。 2. 光傳輸媒介： 這是光信號傳輸的“通道”，主要就是光縴。光縴是一種由高純度玻璃或塑料製成的細絲。其結構通常由縴芯（傳輸光信號的部分）和包層（包裹縴芯，起到約束光信號的作用）組成。光信號在光縴中傳輸主要依靠“全內反射”原理：當光從光密介質（縴芯）射嚮光疏介質（包層）時，如果入射角大於臨界角，光就會被反射迴光密介質，從而在縴芯內部不斷反射前進，實現長距離傳輸。 3. 光接收設備： 這是光縴通信的終點，負責將傳輸過來的光信號還原為電信號。其核心部件是光電探測器，如光電二極管。光電探測器能夠將接收到的光信號轉化為電信號，然後經過放大、整形等處理，最終恢復成原始的電信號，供用戶使用。 除瞭這三大基本組成部分，現代光縴通信係統還包含許多關鍵的輔助設備，如光放大器（用於補償光信號在傳輸過程中的損耗，實現超長距離傳輸）、光開關（用於實現光路切換和信號路由）、光復用器/解復用器（用於在一根光縴上傳輸多路不同波長的光信號，極大地提升瞭傳輸容量）等。 四、 光縴通信的應用領域：連接你我，無處不在 憑藉其卓越的性能，光縴通信已經滲透到現代社會生活的方方麵麵： 電信網絡骨乾網： 這是光縴通信最主要的應用領域。長途電話、互聯網通信、國際通信等都需要通過光縴骨乾網進行傳輸，以滿足海量的信息交換需求。 互聯網接入： “光縴到戶”（FTTH）的普及，讓傢庭用戶也能享受到高速穩定的互聯網接入服務，支持高清視頻觀看、在綫遊戲、遠程辦公等應用。 移動通信基站： 現代移動通信基站之間需要通過光縴進行連接，以提供高速的數據傳輸能力，支持4G、5G等高速移動通信業務。 數據中心： 隨著雲計算和大數據技術的快速發展，數據中心內部及數據中心之間的互聯對帶寬的需求呈爆炸式增長，光縴通信是滿足這一需求的唯一選擇。 有綫電視網絡： “光進銅退”是廣電網絡發展的趨勢，光縴技術的應用大大提升瞭傳輸容量和圖像質量，為用戶提供更多高清頻道和互動服務。 工業控製與自動化： 光縴的抗乾擾能力使其在惡劣的工業環境下具有顯著優勢，廣泛應用於工業自動化、 SCADA係統等領域。 醫療診斷： 內窺鏡等醫療設備利用光縴傳輸光源和圖像，為醫生提供清晰的視野，實現微創診斷和治療。 軍事通信： 光縴通信的保密性和抗乾擾性使其成為軍事通信領域的首選技術，用於戰場通信、雷達係統等。 航空航天： 在飛機、航天器等領域，光縴通信因其輕便、抗乾擾能力強等特點得到應用。 五、 光縴通信的未來展望：速度與智慧的無限可能 盡管光縴通信已經取得瞭舉世矚目的成就，但其發展並未止步。未來的光縴通信將朝著以下幾個方嚮發展： 更高的數據傳輸速率： 隨著矽光子技術、多模光縴技術以及相乾光通信技術的不斷成熟，單根光縴的傳輸速率將持續提升，有望達到Tb/s甚至Pb/s級彆。 更廣泛的光網絡智能化： 通過人工智能和機器學習的應用，未來的光網絡將更加智能化，能夠自適應地調整網絡資源，優化流量分配，提高網絡效率和可靠性。 可見光通信（VLC）的興起： 除瞭傳統的紅外光，利用可見光進行通信也正在興起。可見光通信具有無需布綫、綠色節能等優點，有望在室內通信、物聯網等領域發揮重要作用。 光計算與光存儲的融閤： 未來，光技術不僅將用於通信，還可能在計算和存儲領域扮演關鍵角色，實現更高效的信息處理。 全光網絡的發展： 最終目標是實現“全光網絡”，即整個通信鏈路從源頭到終端都使用光信號傳輸，避免電信號和光信號之間的頻繁轉換，進一步提升通信效率和降低能耗。 光縴通信，這一項看似“無形”的技術，卻在無聲無息中改變著我們的世界。它構築瞭現代信息社會的信息高速公路，支撐著我們對信息的需求，連接著地球的每一個角落。從宏觀的全球網絡到微觀的設備內部，光縴通信的身影無處不在。展望未來，隨著技術的不斷突破，光縴通信必將繼續引領信息傳輸的革命，為人類社會的發展注入更強大的動力，開啓一個更加智能、更加互聯的時代。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我深深感受到瞭作者在條理性和邏輯性方麵的嚴謹。內容循序漸進，從最基礎的光學原理開始，逐步深入到光縴通信的各個子係統和關鍵技術。章節之間的銜接非常自然，前一章節的知識點為理解後一章節的內容打下瞭堅實的基礎。例如，在講解光調製技術之前，作者先詳細介紹瞭光信號的編碼方式，以及不同編碼方式對數據傳輸效率的影響，這使得後續關於AM、FM、PSK等調製技術的理解變得更加順暢。書中對數據傳輸速率、帶寬、信噪比等關鍵性能指標的定義和計算方法，也闡述得非常清晰，並且在不同章節中都反復強調瞭它們在實際通信係統設計中的重要性。我尤其贊賞作者對於復雜概念的解釋，總是能夠用生動形象的比喻和圖錶來輔助說明，化繁為簡，讓原本晦澀難懂的物理原理和工程技術變得觸手可及。這種清晰的邏輯結構和細緻的講解方式，極大地提升瞭我的學習效率和對知識的掌握程度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度真是令人印象深刻，作者在講述光縴通信原理時，並沒有停留在錶麵的概念解釋，而是深入剖析瞭光在光縴中的傳播機製，比如全反射的條件、模式理論的演進，以及不同類型光縴（單模、多模）在結構和性能上的細微差彆。我尤其喜歡關於色散和衰減的章節，作者用清晰的圖示和嚴謹的數學推導，將這些影響光信號傳輸質量的關鍵因素娓娓道來，讓人茅塞頓開。讀完這部分，我纔真正理解瞭為什麼長距離通信需要信號再生和放大，以及不同波長光信號傳輸速度差異的本質。書中對光器件的介紹也相當詳盡，從光源（激光器、LED）的能級躍遷原理，到探測器（PIN、APD）的光電轉換過程，再到光調製解調技術的細節，都給齣瞭足夠的技術細節。這對於我這樣希望深入瞭解光通信係統構建的讀者來說，無疑是寶貴的資源。它不是那種泛泛而談的科普讀物，而是真正地將核心技術一一拆解，讓人能夠站在工程師的視角去審視整個光縴通信的運作。

評分☆☆☆☆☆

這本書所涵蓋的知識廣度令人贊嘆，幾乎觸及瞭光縴通信領域的方方麵麵。除瞭核心的光縴傳輸原理和器件，書中還對光網絡架構、光傳輸係統、光交換技術、以及一些新興的光通信技術進行瞭介紹。例如，關於WDM（波分復用）技術，書中不僅介紹瞭其基本原理，還詳細講解瞭不同類型的WDM（CWDM, DWDM）及其在現代通信網絡中的應用。此外，書中對光縴傳感技術、光存儲技術等相關領域也進行瞭簡要的提及，這為我打開瞭更廣闊的視野，讓我看到瞭光縴通信技術在更多領域的潛力和應用前景。我特彆欣賞的是，書中並沒有止步於理論介紹，而是結閤瞭大量的行業案例和前沿發展動態，讓我能夠更直觀地瞭解光縴通信技術是如何在現實世界中發揮作用，以及未來的發展趨勢。這種全麵而深入的知識覆蓋，讓我覺得這本書不僅僅是一本教材，更是一本關於光縴通信領域的百科全書。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣基礎相對薄弱的讀者來說，這本書簡直就是一份及時雨。作者非常善於從基礎的概念講起，一步一步引導讀者進入更復雜的領域。書中對物理學和數學基礎知識的預備和補充，做得非常到位，讓我即使在遇到一些復雜的公式和推導時，也不會感到過於吃力。而且，書中為每個概念都提供瞭清晰的定義和詳細的解釋，避免瞭許多模糊不清的說法。我非常喜歡書中提供的例題和習題，它們不僅能夠幫助我鞏固所學知識，更重要的是，它們的設計非常有針對性，能夠巧妙地引導我思考問題的不同角度，並發現自己知識上的盲點。在解答習題的過程中，我能夠將書本上的理論知識與實際問題聯係起來，從而加深對內容的理解。這本書的優點在於，它能夠很好地平衡理論的深度和學習的可行性，讓我在紮實掌握基礎知識的同時，也能逐步挑戰更高級的課題，這對於我這樣需要係統學習光縴通信的學生來說，是極大的福音。

評分☆☆☆☆☆

這本教材在實踐應用方麵的講解，簡直是為我這樣希望將理論知識轉化為實際操作的讀者量身定做的。它不僅講解瞭光縴通信的基本原理，更著重於如何將其應用於實際工程中。從光縴的鋪設、熔接、衰減測試，到光網絡的規劃、設計和優化，書中都提供瞭非常細緻的指導。特彆是關於光縴連接器的選擇和安裝，以及光纜的敷設方式和防護措施，這些看似瑣碎但至關重要的細節，書中都進行瞭詳細的論述，配以大量實際操作的圖例，讓讀者能夠清晰地理解每一步操作的要點和注意事項。我印象最深的是關於光信號的測量和故障排除的部分，書中列舉瞭多種常見的故障場景，並提供瞭係統性的診斷方法和維修建議，這對於我未來在實際工作中遇到問題時，能夠快速定位並解決，提供瞭極大的幫助。這本書的價值在於，它不僅僅是知識的傳授，更是技能的培養，讓我感覺自己不僅僅是在讀書，更是在進行一場實際的項目演練。