光纤通信技术基础 9787040305845 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈根祥 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040305845

商品编码：29420554497

包装：平装

出版时间：2010-11-01

基本信息

书名：光纤通信技术基础

定价：51.00元

作者：陈根祥

出版社：高等教育出版社

出版日期：2010-11-01

ISBN：9787040305845

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.781kg

编辑推荐

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内容提要

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作为20世纪人类社会所取得的的技术成就之一，光纤通信技术已经发展成为人类向信息化时代迈进不可替代的重要基石，并正在经历以光纤到户和网络全光化为标志的重大技术变革。本书根据光纤通信技术的*进展和未来发展趋势，对光纤通信所涉及的基本原理、物理概念、基础理论和实验技术进行了较为完整和深入的论述。全书大致可以分为光纤与光波导技术基本理论、光通信器件的理论与技术、光纤通信系统与网络技术、光纤与光纤通信系统测量及数学附录等几个主要的部分。内容涉及光纤通信技术的各主要方面。为适应不同层次和不同专业读者的学习和教学需要，上述各部分之间保持了相对的独立性。为了使学生能够巩固所学知识并培养其应用所学知识解决实际问题的能力，对在研究和开发工作中具有重要应用价值的有关数值分析方法进行了较详细的论述，并在每一章后配备了大量的基础性和知识延伸性习题。为适应研究型教学的需要，其中部分习题属于带有研究性质的大型习题，可供教师组织有兴趣的学生进行研讨与练习。
本书是普通高等教育“十一五”*规划教材，可作为通信工程、电子信息及应用物理类专业本科生和研究生相关课程的教材使用，也可供通信领域的科研和工程技术人员参考。

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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光纤通信技术概览 光纤通信作为现代通信的基石，以其卓越的传输容量、低损耗特性以及不受电磁干扰的优势，彻底改变了信息传递的方式。本书将深入浅出地介绍光纤通信的核心技术，为读者构建一个全面而系统的知识体系，无论您是初学者还是希望深化理解的从业者，都能从中获益。 第一部分：光纤通信的基本原理与组成 我们将从最基础的光学原理出发，阐述光波在介质中传播的物理机制，以及光纤作为信息载体的独特之处。 光在介质中的传播： 探讨光的折射、反射、全反射等基本光学现象，这是理解光纤传输的基础。我们将深入分析折射率的概念及其对光线路径的影响，并引入斯涅尔定律（Snell's Law）进行量化描述。 光纤的结构与类型： 详细介绍光纤的纤芯、包层和涂覆层等关键组成部分，以及不同结构（如单模光纤、多模光纤）的特点、优势和适用场景。我们将解析为什么单模光纤能够实现远距离、高速率的传输，而多模光纤则更适用于短距离、低成本的通信。 光信号的产生与探测： 介绍光信号的发生器，如激光器（Laser Diode, LD）和发光二极管（Light Emitting Diode, LED），分析它们的原理、光谱特性、调制能力以及在光通信系统中的选择标准。同时，我们将探讨光电探测器（Photodetector, PD）的类型，如PIN二极管和雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD），分析它们的响应速度、量子效率和噪声特性，以及如何将接收到的光信号转化为电信号。 光纤通信系统的组成： 勾勒出光纤通信系统的整体架构，包括发送端、传输介质（光纤）和接收端。我们将简要介绍光收发模块、光放大器、光开关等关键器件在系统中的作用，为后续深入学习打下基础。 第二部分：光纤中的信号传输与衰减 本部分将聚焦于光信号在光纤中的实际传播过程，深入分析影响传输质量的关键因素。 光信号的衰减： 详细阐述光信号在光纤中传输时不可避免的衰减现象。我们将分析主要的衰减机制，包括： 吸收损耗： 由光纤材料本身的吸收以及杂质（如羟基离子OH-）引起的能量损失。我们将解释不同波长下吸收损耗的差异，并介绍如何通过选择合适的光纤材料和制造工艺来降低吸收损耗。 散射损耗： 主要包括瑞利散射（Rayleigh Scattering）和米氏散射（Mie Scattering）。瑞利散射是由于介质内部密度和折射率的微小不均匀性引起的，其损耗随波长的四次方成反比。米氏散射则与大于光波长的粒子或缺陷有关。我们将重点分析瑞利散射对长波长传输的影响，以及如何通过优化光纤制造来减小其效应。 弯曲损耗： 由光纤的宏观弯曲（Macrobending）和微观弯曲（Microbending）引起。宏观弯曲是指光纤的曲率半径过大，导致部分光线无法被全反射而泄漏出去。微观弯曲则是由光纤外部的压力或不均匀性导致局部变形，从而引起光线泄漏。我们将讨论不同弯曲半径对损耗的影响，以及在实际布线中应注意的事项。 光信号的色散： 详细解释色散（Dispersion）对光信号传输的影响，即不同波长或不同模式的光信号在光纤中传播速度不一致，导致信号脉冲展宽，最终可能导致码间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI）。我们将深入分析几种主要的色散类型： 材料色散（Material Dispersion）： 由于光纤材料的折射率随波长变化而引起。我们将介绍不同材料的色散特性，以及如何通过选择合适的材料组合来优化色散性能。 波导色散（Waveguide Dispersion）： 由于光纤结构（纤芯和包层界面）对不同模式光波导引作用不同而引起。我们将分析波导色散与光纤结构参数（如纤芯直径、折射率差）的关系，以及如何通过设计光纤结构来补偿材料色散。 模式色散（Modal Dispersion）： 仅存在于多模光纤中。由于不同模式的光线在光纤中传播路径长度不同，导致到达接收端的时间不同。我们将解释模式色散是限制多模光纤传输速率和距离的主要因素，并介绍如何通过渐变折射率光纤来减小模式色散。 色散补偿技术： 介绍用于缓解和补偿光纤色散的各种技术，包括： 色散位移光纤（Dispersion-Shifted Fiber, DSF）和零色散位移光纤（Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber, NZDSF）： 分析这些特种光纤的设计原理和色散特性，以及它们如何将零色散或低色散波长范围移至通信波段。 色散补偿光纤（Dispersion Compensating Fiber, DCF）： 介绍DCF的工作原理，其具有较大的负色散特性，能够有效补偿传输光纤的正色散。 光栅、棱镜等光学器件： 简要介绍这些器件在特定应用场景下的色散补偿作用。 电子补偿技术： 介绍在高阶调制格式或高速率传输中，利用电子信号处理技术进行色散补偿的可能性。 第三部分：光纤通信系统的关键器件与技术 本部分将聚焦于实现高效、可靠光信号传输的关键器件和先进技术。 光调制与解调： 深入研究光信号的调制技术，如何将电域的数字信息编码到光载波的参数（如强度、相位、频率）上。我们将详细介绍： 强度调制（Intensity Modulation, IM）： 分析直接调制和外调制方式，以及它们的特点和应用。 相位调制（Phase Modulation, PM）与频率调制（Frequency Modulation, FM）： 介绍这些调制方式的原理和优势，以及在相干光通信中的重要性。 高级调制格式： 简要介绍正交频分复用（OFDM）等在光通信领域应用的先进调制技术。 光解调技术： 介绍相干检测、非相干检测等解调方式，以及它们如何从接收到的光信号中恢复原始信息。 光放大器（Optical Amplifier）： 阐述光放大器在克服光信号衰减、延长传输距离中的关键作用。我们将重点介绍： 掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA）： 详细介绍EDFA的工作原理、增益特性、噪声指数以及其在1550nm波段的广泛应用。 半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier, SOA）： 分析SOA的结构、工作原理、增益特性以及其在一些特定场景下的优势。 拉曼放大器（Raman Amplifier）： 介绍拉曼放大器的原理，以及其在大功率传输和远程通信中的应用潜力。 光开关与复用/分插技术： 光开关（Optical Switch）： 介绍不同类型光开关（如MEMS光开关、热光开关）的工作原理，以及它们在光网络中的路由、保护和动态配置方面的应用。 波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）： 深入讲解WDM技术，如何利用不同波长的光信号在同一根光纤中独立传输，从而大幅提高光纤的传输容量。我们将详细介绍： 密集波分复用（Dense WDM, DWDM）： 分析DWDM的关键技术，如高密度波长间隔、精密的光滤波器、可调谐激光器等，以及它在长距离、大容量传输中的核心地位。 粗波分复用（Coarse WDM, CWDM）： 介绍CWDM的特点，如较宽的波长间隔、较低的成本，以及其在接入网和区域网中的应用。 光复用器（Multiplexer, MUX）与光分插复用器（Add-Drop Multiplexer, ADM）： 介绍这些器件在WDM系统中实现信号的合波、分波以及在传输路径中插入或提取特定波长信号的功能。 第四部分：光通信网络与发展趋势 在掌握了光纤通信的基础原理和关键技术后，本部分将带领读者了解光纤通信如何构建起庞大的通信网络，并展望未来的发展方向。 光通信网络的拓扑结构： 介绍各种常见的网络拓扑，如点对点、总线型、环形、星型等，以及它们在光网络设计中的优缺点。 光网络架构： 讨论不同的光网络架构，如无源光网络（Passive Optical Network, PON）及其在宽带接入中的应用，以及面向服务的动态光网络（Optical Network on Demand）。 光纤到户（Fiber to the Home, FTTH）与宽带接入： 阐述FTTH技术的优势，以及它如何为用户提供超高速的互联网接入体验。 新兴光通信技术与应用： 展望光通信领域的未来发展，包括： 相干光通信（Coherent Optical Communication）： 介绍相干通信技术如何通过调制和解调光信号的相位和偏振，极大地提升了频谱效率和传输速率。 可见光通信（Visible Light Communication, VLC）： 探索利用可见光作为通信媒介的可能性及其潜在应用。 量子通信与光通信的结合： 探讨量子密钥分发（QKD）等量子技术与现有光纤通信基础设施的融合。 人工智能在光网络中的应用： 分析AI如何赋能光网络的优化、管理和故障预测。 光通信的未来挑战与机遇： 讨论未来光通信领域可能面临的技术瓶颈，如超高速传输的功耗问题、网络智能化等，以及由此带来的发展机遇。 本书力求以清晰的逻辑、严谨的论述和丰富的实例，帮助读者全面掌握光纤通信技术，理解信息时代高速、可靠通信的奥秘，并为相关领域的研究与实践提供坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

当提到“基础”两个字时，我首先想到的是这本书应该能够为我提供一个扎实的入门知识体系。我特别希望它能清晰地梳理出光纤通信从最基本的原理到核心技术的演进脉络。这意味着，对于光纤的结构，比如纤芯、包层、涂覆层等，以及它们各自的功能，应该有非常直观的解释。我设想，如果能通过一些动画或生动的图解来展示光在光纤中的全反射原理，那将是极好的。再者，对于光信号的编码和解码技术，如何将数字信息转化为光信号，以及在接收端如何将其还原，这中间的转换过程，我希望能够得到详细的说明。比如，NRZ、RZ、PAM4等编码格式的区别和优劣，以及它们在提高传输速率方面的作用，都值得深入探讨。我希望这本书能够让我理解，光纤通信是如何在物理限制下，不断突破速度和容量的瓶颈，成为信息时代不可或缺的通道。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种严谨而又不失亲和的感觉，银灰色为主调，搭配着纤细的光缆图案，仿佛在诉说着信息传输的奥秘。拿到手里，纸张的质感相当不错，厚实且略带光泽，翻阅时不会有那种廉价的沙沙声。内容方面，我关注的是它如何将相对抽象的光纤通信原理，通过通俗易懂的方式呈现出来。比如，在讲到光信号的调制解调时，我希望看到作者能用一些贴近生活的比喻，例如将光信号比作声音的波形，通过不同的编码方式传输信息，这样即使是对光纤通信一无所知的新手，也能在脑海中勾勒出一个大概的轮廓。同时，我也期待书中能够对不同类型光纤的特性进行详细的介绍，比如单模光纤和多模光纤在传输距离、带宽上的差异，以及它们各自适合的应用场景。这有助于读者在未来遇到相关问题时，能够迅速定位到问题的根源。另外，对于光纤的制造工艺和连接技术，我也希望能够有更深入的探讨，了解光信号如何在物理层面实现高效传输，以及其中蕴含的工程智慧。总的来说，我希望这本书能够成为我进入光纤通信领域的一块坚实的敲门砖，让我对这个充满活力的行业有一个全面的初步认识，为我后续的学习和工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我在选择技术类书籍时，非常看重其理论的深度和知识的广度。《光纤通信技术基础》这本书，我希望它能填补我在一些技术细节上的空白。比如，在信号传输的物理层面，对光纤的折射率分布、模场直径、色散效应（包括材料色散和波导色散）等关键参数的讲解，是否能够做到既有理论的严谨性，又不至于过于晦涩难懂？我希望能看到作者如何将这些抽象的物理概念与实际的传输性能联系起来。另外，对于光纤通信系统中的各种组件，如光放大器（EDFA、拉曼放大器等）、光开关、光复用器/解复用器等，它们各自的工作原理、关键技术指标以及在不同通信系统中的作用，是否能够有详尽的介绍？我期望书中能提供一些关于系统设计的考量，例如如何根据传输距离、速率要求等因素，选择合适的光纤类型和传输器件。此外，如果书中能够涉及到一些光纤通信的标准化和行业规范，那将是非常宝贵的补充，能够帮助读者了解整个行业的生态。

评分☆☆☆☆☆

我一直对信息传输的速度和效率充满好奇，《光纤通信技术基础》这本书，我希望它能让我一窥现代通信的“超能力”是如何实现的。在我看来，要理解这一点，就必须深入到光纤通信的各个“单元”是如何协同工作的。例如，光源的稳定性、光信号的功率以及如何进行精确的调制，这直接影响到信号的质量。我设想，作者能否用一些通俗的语言来解释为什么需要使用激光器，以及激光的特殊性质如何适应光纤通信的需求。另外，在信号传输的过程中，如何对抗环境因素对信号的影响，比如温度变化、外部干扰等，书中是否会提及一些抗干扰和信号增强的技术？对于光信号的检测，我期待能够了解不同类型的光电探测器的原理和性能指标，以及它们如何在高频下准确捕捉到微弱的光信号。总而言之，我希望这本书能让我明白，光纤通信不仅仅是将光传输过去那么简单，它背后是一整套精密的工程技术和物理原理的综合运用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对现代通信技术有着浓厚兴趣的爱好者，我特别关注那些能够将复杂技术原理“落地”的书籍。《光纤通信技术基础》这本书，在我看来，它最吸引我的地方在于能否清晰地解析光纤通信在实际应用中的各个环节。我希望书中能够详细阐述光信号的产生、传输、接收以及处理的全过程。例如，在讲述光源部分时，激光器和LED作为两种主要的光源，它们的工作原理、光谱特性以及在光纤通信中的优劣势，是否能够被深入浅出地讲解？我设想，如果能辅以一些相关的图示和简化的数学模型，会大大降低理解的门槛。此外，对于光纤的损耗问题，如吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等，我也希望能看到作者对这些损耗机制的细致分析，以及如何通过技术手段来抑制和补偿这些损耗，以保证信号的质量和传输距离。再者，连接器和耦合器的作用，它们如何实现光纤与光纤之间、光纤与器件之间的精确对接，这些细节也至关重要。我期待这本书能够提供足够的信息，让我理解为什么光纤通信能成为现代高速数据传输的基石，并对其未来的发展趋势也能有所洞察。