光纤通信概论 9787115276124 人民邮电出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡先志 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115276124

商品编码：29417400060

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名：光纤通信概论

定价：35.00元

作者：胡先志

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787115276124

字数：399000

页码：254

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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《光纤通信概论》由胡先志、刘一编著，本书的内容阐述采用由“点”、“线”到“面”，从简到繁的叙述原则。首先介绍光纤通信基础知识，接着叙述光纤结构与光波理论，其次描述有源光器件，然后介绍传输系统的特点和设计，再之后叙述组网光器件，*后阐述光网络的分类方法、工作特点和应用实例。读者通过本书的学习，应该获得真实的感悟，光纤的品种更新、光器件功能增多、系统设备的多样化、光网络结构细化和控制的智能化，彼此依靠，取长补短，共同推动光纤通信技术的发展。

内容提要

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《光纤通信概论》由胡先志、刘一编著，系统、全面地阐述光纤通信系统所涉及的光波导理论、光纤、光缆、有源光器件、光纤通信系统、组网光器件、波分复用传输系统、光网络等。全书共分8章，读者可以循序渐进地学习完整的光纤通信及光网络的相关技术。本书内容新颖，书中所阐述的光纤、光缆、光器件、光纤通信系统、光网络等内容都取材于国内外的新研究成果；实用性强，书中在叙述光纤通信的基本概念、基本原理和关键技术的同时，列举了一些通信系统和光网络应用实例，以彰显理论与实际相结合的特色。《光纤通信概论》可作为通信工程、电子信息工程、应用电子技术、光信息科学与技术等专业的教材，也可作为光纤通信领域中的科研人员、工程技术人员和管理人员的实用性技术参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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光纤通信概论 9787115276124 人民邮电出版社 图书简介 第一章：通信系统概述 本章将带领读者深入了解通信系统的基本构成、工作原理及发展历程。我们将从最宏观的视角出发，剖析信息如何产生、编码、传输、解码并最终被接收。通信系统作为现代社会信息流动的动脉，其重要性不言而喻。本章将详细阐述通信系统的核心要素，包括信源、信宿、编码器、译码器、调制解调器、传输介质以及噪声等关键环节。 通信系统的基本模型： 理解信息传输的抽象模型，包括信息源、发送端、信道、接收端和信息终点。我们将深入探讨各个组成部分的功能，以及它们在整个通信过程中的作用。 通信系统的分类： 探讨不同类型的通信系统，如模拟通信系统与数字通信系统。我们将分析它们各自的优缺点，以及数字通信系统为何在现代社会占据主导地位。 通信系统的性能指标： 介绍衡量通信系统性能的关键指标，例如信噪比、误码率、传输速率、带宽等。理解这些指标对于评估和优化通信系统至关重要。 通信系统的发展历程： 回顾通信技术从早期电报、电话到现代光纤通信、无线通信的演进过程。重点分析每一次技术飞跃所带来的变革，以及对人类社会发展的影响。 信息论基础： 简要介绍信息论的核心概念，如信息熵、信道容量等。这些理论为理解通信系统的极限性能提供了理论基础。 第二章：电磁波与传输介质 本章将聚焦于信息传输赖以生存的物理基础——电磁波及其传播的介质。我们将从经典电磁理论出发，深入剖析电磁波的产生、传播特性以及在不同介质中的行为。理解电磁波的性质是掌握各类通信技术的基础。 电磁波的产生与性质： 阐述麦克斯韦方程组如何预言了电磁波的存在。我们将详细讨论电磁波的波长、频率、相位、振幅等基本属性，以及电磁波的频谱划分，例如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线，并说明不同频段的应用领域。 电磁波的传播： 分析电磁波在自由空间、大气层、水体等不同介质中的传播方式，包括反射、折射、衍射和散射等现象。我们将探讨这些现象如何影响信号的传输距离和质量。 传输损耗： 深入研究电磁波在传输过程中遇到的损耗，如吸收损耗、散射损耗、反射损耗、路径损耗等。理解损耗机制是设计高效通信系统的关键。 噪声与干扰： 探讨电磁波在传输过程中可能遇到的各类噪声源，如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声以及来自其他设备的外部干扰。我们将分析噪声对信号质量的影响，并介绍抑制噪声的常用方法。 传输介质的分类： 介绍各种用于承载电磁波的传输介质，包括自由空间（无线传输）、同轴电缆、双绞线以及光纤等。我们将对比分析不同介质的特点、传输容量和适用范围。 第三章：电信号与数字信号 本章将深入探讨通信系统中信息的两种基本表现形式——电信号和数字信号。我们将详细阐述它们的特性、转换过程以及在通信系统中的作用。理解这两种信号的区别与联系，是理解现代数字通信系统的基石。 电信号的特点： 介绍模拟电信号的连续性、幅度、频率和相位等属性。我们将探讨模拟信号的优点，如直观性和易于处理，但也指出其易受噪声干扰、失真以及传输容量受限等缺点。 数字信号的特点： 阐述数字信号的离散性、量化和编码。我们将重点分析数字信号的优势，如抗干扰能力强、传输精度高、易于存储和处理、可实现高密度信息传输等。 模数（A/D）转换： 详细讲解将模拟信号转换为数字信号的过程，包括采样、量化和编码。我们将深入探讨采样定理（奈奎斯特-香农采样定理），以及过采样、欠采样等技术。同时，分析量化误差的产生及其减小方法。 数模（D/A）转换： 介绍将数字信号还原为模拟信号的过程，包括解码、保持和滤波。我们将分析数模转换器的精度和速度对信号还原质量的影响。 数字信号的编码： 探讨用于表示数字信息的不同编码方式，如二进制编码、格雷码、曼彻斯特编码等。我们将分析不同编码方式的特点，以及它们在数据传输和存储中的应用。 数字信号的优势与劣势： 总结数字信号在通信领域广泛应用的原因，如高保真度、灵活的传输和处理能力，但也提及了数字信号处理所需的复杂硬件和算法。 第四章：通信编码与调制 本章将聚焦于信息传输过程中如何有效地表示和处理信号，包括信号的编码和调制技术。这些技术是确保信息在噪声环境下可靠传输的关键。 信源编码： 介绍如何对信息源进行编码，以减小信息冗余，提高传输效率。我们将探讨变长编码（如霍夫曼编码）、行程长度编码（RLE）以及算术编码等。 信道编码： 讲解如何为信号添加冗余信息，以检测和纠正传输过程中出现的错误。我们将深入分析线性分组码（如汉明码、循环码）、卷积码以及Turbo码和LDPC码等现代高效纠错码。 调制技术： 阐述如何将基带信号（如数字信号）映射到高频载波上进行传输。我们将详细介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及它们在数字通信中的应用，如ASK、FSK、PSK和QAM。 解调技术： 介绍如何从接收到的载波信号中恢复原始基带信号的过程。我们将分析相干解调、非相干解调以及各种数字解调器的原理。 现代调制技术： 探讨OFDM（正交频分复用）等先进调制技术，及其在宽带通信中的优势。 第五章：信息传输理论 本章将深入探讨信息传输的理论极限和基本原理。我们将从信息论的角度出发，分析通信系统的容量和可靠性。 香农通信定理： 详细阐述香农第二定理（信道容量定理）。我们将深入理解信道容量的概念，即在一定信道条件下，信息能够被可靠传输的最大速率。 信道模型： 介绍常见的信道模型，如加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道等。我们将分析不同信道模型的特点及其对通信性能的影响。 误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系： 分析误码率与信噪比之间的定量关系。理解这一关系是优化通信系统性能的关键。 信息传输的编码增益： 讨论信道编码如何通过增加冗余来提高传输可靠性，以及它所带来的“编码增益”。 信道估计与均衡： 介绍在复杂信道环境下，如何对信道特性进行估计，并采用均衡技术来补偿信道失真，从而提高传输性能。 第六章：信号的传播特性与衰减 本章将深入分析信号在不同传输介质中传播时遇到的特性和衰减现象，这是理解光纤通信系统性能的基础。 信号在自由空间传播： 讨论电磁波在真空或空气中传播时遵循的规律，包括自由空间路径损耗，以及其与距离、频率的关系。 信号在导波结构中的传播： 分析信号在同轴电缆、波导等结构中的传播特性，包括模式、截止频率以及传播损耗。 信号在光纤中的传播： 光纤的结构与原理： 详细介绍光纤的纤芯、包层和涂覆层结构，以及全反射原理在光信号传输中的作用。 光纤的损耗机制： 深入分析光纤中的主要损耗来源，包括吸收损耗（紫外吸收、红外吸收、金属离子吸收）、瑞利散射损耗、弯曲损耗（宏弯、微弯）等。我们将量化这些损耗的发生原因和影响程度。 光纤的色散： 详细讲解光纤中的色散现象，包括模间色散（多模光纤）、材料色散和波导色散（单模光纤）。分析色散对信号波形展宽的影响，以及如何通过选择合适的光纤类型来减小色散。 不同类型光纤的特点： 对比分析多模光纤（阶跃折射率、渐变折射率）和单模光纤的结构、传输特性、适用范围和优缺点。 第七章：光纤通信系统的基本组成 本章将全面介绍构成一个完整的光纤通信系统的各个关键组成部分，并阐述它们在系统中的功能与相互关系。 光源： 讲解用于产生光信号的器件，包括发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。我们将分析它们的性能参数，如输出功率、光谱宽度、调制速率和寿命，以及它们在不同应用场景下的选择。 光调制器： 介绍如何将电信号加载到光载波上，实现光信号的调制。我们将探讨电光调制和直接调制等方式，以及调制的编码技术。 光纤传输媒质： 重点回顾和强调光纤作为信息传输通道的关键作用，包括其低损耗、高带宽的特点。 光检测器： 讲解用于接收光信号并将其转换为电信号的器件，如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。分析它们的响应速度、灵敏度和量子效率等参数。 光放大器： 介绍用于增强衰减的光信号的设备，如掺铒光纤放大器（EDFA）和受激拉曼散射（SRS）放大器。分析其工作原理、增益特性和噪声系数。 光复用技术： 探讨如何在一根光纤中同时传输多个独立的信号，以提高传输容量。我们将重点介绍波分复用（WDM）技术，包括粗波分复用（CWDM）和密集波分复用（DWDM），以及其工作原理和应用。 光开关与光交换： 介绍用于光信号路由和连接的器件，以及其在光网络中的作用。 第八章：光信号的编码与复用 本章将深入探讨在光纤通信系统中，如何对光信号进行编码以及如何通过复用技术提高传输效率。 光信号的表示： 讲解如何使用光信号的不同属性（如强度、相位、频率）来表示信息。 数字光信号编码： 介绍用于数字信息传输的光信号编码方式，如NRZ（非归零码）和RZ（归零码），以及更高级的编码格式，如PAM4（四电平脉冲幅度调制）等。 多路复用技术（Multiplexing）： 时分复用（TDM）： 讲解如何将多个信号在时间上分割，依次传输。 频分复用（FDM）： 讲解如何将多个信号分配到不同的频率载波上同时传输。 波分复用（WDM）： （重点） 详细介绍WDM技术，包括其基本原理、不同类型（CWDM, DWDM）的特点、组成器件（如波分复用器/解复用器、光栅、薄膜滤波器），以及其在提升光纤通信容量中的核心作用。我们将分析WDM系统的架构和设计考量。 码分复用（CDM）： 简要介绍CDM技术，及其在某些特定通信场景下的应用。 复用与分路器（Mux/Demux）： 介绍实现WDM的关键器件，分析其工作原理和技术指标。 网络拓扑与复用： 探讨不同网络拓扑（如点对点、总线、星型、环型）下复用技术的应用。 第九章：光纤通信系统的性能分析 本章将对光纤通信系统的关键性能指标进行深入分析，并探讨影响系统性能的各种因素。 光信噪比（OSNR）： 详细讲解OSNR的概念，以及它对误码率的影响。分析OSNR的来源和劣化因素。 误码率（BER）： 探讨光纤通信系统中误码率的计算和影响因素。分析不同调制格式和接收灵敏度如何影响BER。 传输速率与带宽： 分析光纤的带宽潜力以及如何通过调制和复用技术来提高实际传输速率。 系统损耗预算： 讲解如何计算和管理光纤通信系统中的总损耗，包括光纤损耗、连接器损耗、耦合器损耗等。 动态范围： 分析发送端输出功率和接收端灵敏度之间的范围，以及其对系统设计的影响。 色散管理： 深入探讨色散对信号质量的影响，以及各种色散补偿技术（如色散补偿光纤、光栅色散补偿器）的工作原理和应用。 非线性效应： 分析光纤中可能出现的非线性效应，如受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM），以及它们对系统性能的负面影响。 系统设计考量： 综合考虑上述因素，进行光纤通信系统的整体设计，包括链路预算、中继距离、设备选型等。 第十章：光纤通信技术的发展与未来 本章将回顾光纤通信技术的发展历程，并展望其未来的发展趋势和应用前景。 光纤通信的演进： 从第一代、第二代到当前的光纤通信技术（如DWDM、OTN），分析各代技术的主要特点和突破。 先进光纤技术： 介绍新型光纤结构，如少模光纤、空芯光纤，以及它们在提升容量和克服现有瓶颈方面的潜力。 相干光通信： 深入探讨相干光通信技术，包括其高阶调制格式、相干接收和数字信号处理（DSP）等，以及它在超大容量传输中的重要性。 光网络技术： 介绍下一代光网络的发展方向，如软件定义网络（SDN）在光网络中的应用、光交换技术、以及全光网络等。 光与电子的融合： 探讨光电混合集成技术，以及其在微型化、低功耗光通信器件方面的发展。 新兴应用领域： 展望光纤通信在5G/6G通信、数据中心互连、人工智能、物联网（IoT）以及未来量子通信等领域的应用。 技术挑战与机遇： 分析当前光纤通信技术面临的挑战，如成本、功耗、集成度等，以及未来的技术发展机遇。 通过对以上各章内容的学习，读者将能够系统、全面地掌握光纤通信的基本原理、关键技术、系统构成、性能分析以及未来发展趋势，为深入研究或实际应用光纤通信打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

读完前几章后，我立刻感觉到作者在内容的选择和侧重点上有着非常清晰的现代视野。在一些经典教材中，可能对一些已经过时的技术描述过多，而对当前主流技术着墨不多，但这本书明显避开了这个问题。它对高速率、大容量传输背后的核心挑战，比如非线性效应和色散管理，进行了深入而细致的剖析。特别是关于后向瑞利散射和拉曼/布里渊散射的章节，讲解得非常透彻，不仅解释了现象本身，更重要的是，详细对比了不同光纤结构和工作波长下这些效应的影响程度，这对于设计现代长距离通信链路至关重要。此外，书中对相干光通信的介绍也紧跟前沿，将数字信号处理（DSP）与光层技术有机结合，清晰地展示了现代光网络是如何通过复杂的电域处理来克服光域限制的。这种对“当前最优实践”的关注，意味着这本书的内容具有很强的生命力，它不仅仅是知识的记录，更像是一份经过精心筛选的、面向未来应用的知识地图，避免了读者在学习过程中走弯路。

评分☆☆☆☆☆

这本书在习题和案例分析的处理上，展现出一种少见的严谨和实用性。通常技术书籍的习题要么过于简单，只是对公式的简单代入，要么就是完全脱离实际，只停留在理论推导层面，让人学完后不知如何应用。然而，本书的习题设计明显是经过精心考量的。它们大多是基于实际工程场景的参数设定，比如要求计算特定跨度光缆的链路预算，或者分析在给定噪声水平下如何优化调制格式。这些练习迫使读者必须综合运用多个章节的知识点才能得出结论，真正考验了对知识的融会贯通能力。更令人赞赏的是，有些章节末尾附带的“思考与拓展”部分，往往提出一些开放性的、当前研究热点相关的问题，虽然没有提供标准答案，但其引导性极强，激发了读者主动去查阅最新文献和进行初步分析的欲望。这使得这本书的实用价值超越了单纯的应试工具，真正成为了一个激发科研兴趣和提升工程思维的平台。

评分☆☆☆☆☆

我个人的阅读体验中，最让我感到惊喜的是它对“系统”层面的宏观把握。光纤通信是一个庞大的系统工程，涉及光源、传输介质、放大器、接收器以及网络管理等多个子系统。这本书最成功的地方之一，就是始终没有让读者迷失在单个组件的细节中，而是通过清晰的架构图和系统框图，持续地将局部知识点嵌入到整个端到端通信链路的大背景下。例如，在讲解EDFA（掺铒光纤放大器）的原理时，作者会立即将其置于DWDM（密集波分复用）系统中，分析它如何影响信道串扰和系统OSNR（光信噪比）。这种始终保持“系统视角”的写作方式，对于培养未来工程师的整体设计思维至关重要。它教会我看的不仅仅是一个组件能做什么，而是它在整个网络架构中扮演什么角色，以及它与其他组件如何协同工作以实现最终的性能目标。这种结构化的思维引导，比单纯记忆零散的技术参数要宝贵得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事逻辑简直是教科书级别的流畅，作者在构建知识体系时展现了极高的驾驭能力。它不是简单地堆砌公式和定义，而是像一位经验丰富的工程师在逐步引导你进入光纤世界的深处。开篇部分对光在介质中传播的基本现象的阐述，循序渐进，从麦克斯韦方程组的宏观应用到光纤的基本结构，过渡得自然无比，几乎没有让初学者感到“断层”。我特别欣赏它处理关键概念时的那种层层递进的方式，比如谈到模态场分布时，作者会先用直观的类比解释概念，然后再给出数学描述，这种“先知其然，后知其所以然”的教学方法，极大地降低了抽象理论的理解门槛。更妙的是，每当引入一个新的复杂技术（比如某种特定的光纤类型或传输损耗机制），作者都会适时地穿插一些简短的、贴近实际工程应用的案例或历史背景，这让冰冷的物理定律立刻“活”了起来，让人明白这些理论在现实中是如何被应用和解决实际问题的。这种平衡——理论的深度与应用的广度之间的完美平衡——是许多同类书籍难以企及的，它真正做到了既能满足本科生打基础的需求，也能让研究生在其中找到深入研究的切入点。

评分☆☆☆☆☆

这部书的装帧设计真的很用心，封面那种沉稳的蓝色调，配上简洁的字体排版，一眼看上去就觉得内容非常专业可靠。我拿到手的时候，首先就被它的厚度和纸张的质感吸引住了。通常这种技术类的书籍为了控制成本，纸张可能会比较薄，容易反光，但这本书的纸张适中，阅读起来眼睛不累，即使长时间盯着图表看，也不会有那种刺眼的感觉。内页的印刷清晰度也令人印象深刻，特别是那些复杂的原理图和波导结构示意图，线条非常锐利，即便是标注的小字号文字也能看得清清楚楚，这对于理解光路和信号传输的细节至关重要。装订方面，我特别留意了一下，全书翻页顺畅，没有出现书页松动或者书脊过紧以至于内页文字被压住的情况，这对于经常需要带着书去实验室或者课堂上做笔记的读者来说，是非常人性化的设计。而且，虽然内容专业，但版式设计上并没有过度拥挤，留白处理得当，让每一个章节的结构划分都很清晰，查找特定公式或概念时，能迅速定位，这点极大地提升了学习效率。可以说，从拿到书的那一刻起，它给我的感觉就是一本制作精良、注重用户体验的工具书，而不是一本冷冰冰的教材。这种对细节的打磨，让我对即将开始的学习之旅充满了信心，期待它能带给我扎实的理论基础和前沿的视角。