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：29421591908

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：

页码：

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外的*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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引言 在信息爆炸的时代，数据传输的速度和容量已成为衡量技术发展水平的重要指标。从早期笨重的电缆到如今轻盈细长的光纤，通信技术的进步如同科幻小说中的场景，真实地发生在我们的生活中。光纤通信，作为现代通信网络的核心支撑，以其超乎想象的带宽、低损耗以及强大的抗干扰能力，彻底改变了我们获取信息、连接世界的方式。它不仅仅是通信技术的一次飞跃，更是推动社会发展、经济增长以及文化交流的强大引擎。 本文旨在为读者提供一个全面而深入的光纤通信概论。我们将从光纤通信的基本原理出发，逐步剖析其核心组成部分，探讨不同类型光纤的特性及其应用，并深入了解光信号的产生、传输、接收和处理过程。同时，我们将关注光纤通信系统在实际应用中的挑战与发展趋势，展望这一技术在未来社会中扮演的关键角色。 第一章：光纤通信的基本原理 光纤通信的核心在于利用光作为信息载体，通过光纤作为传输介质进行信息传输。这与传统的电信号通信有着本质的区别。在电信号通信中，电流在导线中流动，易受电磁干扰，且传输损耗随距离增加而显著。而光信号在光纤中传输，具有以下显著优势： 高带宽： 光的频率极高，远超电信号的频率范围，这意味着光纤能够承载的信息量是电缆的数千甚至数万倍，满足现代社会日益增长的数据传输需求。 低损耗： 优质光纤的损耗极低，这意味着信号可以在更长的距离上传输而无需频繁的中继放大，极大地降低了通信网络的建设和维护成本。 抗电磁干扰： 光纤是非导体材料制成，不导电，因此不会受到电磁场干扰，保证了信号传输的稳定性和可靠性，特别适用于高电磁干扰环境。 体积小、重量轻： 光纤直径通常只有头发丝般粗细，重量也比同等容量的电缆轻得多，便于敷设和安装，尤其是在狭窄空间或需要大量布线的场合。 安全性高： 光纤不易被窃听，因为非接触式窃听会显著引起信号衰减，容易被检测到，这使得光纤通信在军事和安全领域具有重要价值。 光信号在光纤中传输遵循全反射原理。当光线从光密介质（纤芯）射向光疏介质（包层）时，如果入射角大于临界角，光线就会被反射回光密介质。光纤的设计正是利用这一原理，将纤芯的折射率设计得略高于包层，使得光线在纤芯内不断发生全反射，从而沿着光纤向前传播。 第二章：光纤的结构与分类 光纤是光信号传输的物理通道，其结构和材料特性直接影响着传输性能。典型的光纤由三部分组成： 纤芯（Core）： 是光信号传输的主要通道，由高纯度石英玻璃或塑料制成，其折射率高于包层。 包层（Cladding）： 包围着纤芯，其折射率略低于纤芯，起着约束光线在纤芯内传播的作用，防止光信号泄露。 涂覆层（Coating/Buffer）： 位于包层外，通常是聚合物材料，主要作用是保护光纤免受物理损伤，提高其抗拉强度和耐磨性。 根据纤芯直径和折射率分布的不同，光纤可以分为两大类： 2.1 单模光纤（Single-Mode Fiber, SMF） 结构特点： 单模光纤的纤芯直径非常细（通常为9微米），包层直径则相对较大（通常为125微米）。其纤芯的折射率呈阶跃分布，即纤芯内部折射率均匀，与包层形成一个清晰的阶跃。 传输原理： 由于纤芯直径远小于光的波长，光纤只能以一种模式（最基本模式）传输光信号，即“单模”。这使得光信号在传输过程中不会发生模式色散，信号失真小，传输速率高，损耗低。 应用： 单模光纤是长距离、大容量通信网络（如骨干网、海底光缆、城域网）的首选，是现代高速互联网和电信网络的基础。 2.2 多模光纤（Multi-Mode Fiber, MMF） 结构特点： 多模光纤的纤芯直径相对较大（通常为50微米或62.5微米），包层直径也较大（通常为125微米）。 传输原理： 较大的纤芯允许光信号以多种模式（多个传播路径）同时传输。然而，不同模式的光信号在光纤中传播的速度略有不同，导致信号在传输过程中发生模式色散，即信号脉冲展宽，限制了传输距离和速率。 光纤类型： 阶跃多模光纤（Step-Index MMF）： 纤芯折射率呈阶跃分布，模式色散较大，传输性能较差，已逐渐被淘汰。 渐变多模光纤（Graded-Index MMF）： 纤芯的折射率从中心向边缘逐渐降低，这种渐变分布能够使不同模式的光信号以不同的速度传播，在一定程度上减小了模式色散，提高了传输性能。 应用： 多模光纤由于其易于连接和成本较低的特点，常用于短距离通信，如数据中心内部的互连、局域网（LAN）中的布线以及安防监控系统。 第三章：光纤通信系统的组成 一个完整的光纤通信系统通常由以下几个关键组成部分构成： 光源（Light Source）： 将电信号转换成光信号的器件。常用的光源有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。LED的光谱宽度较大，但功率较低，适合短距离、低速率传输；LD的光谱窄，功率高，光束集中，适合长距离、高速率传输。 光调制器（Optical Modulator）： 将待传输的电信号信息加载到光信号上的器件。调制方式多种多样，包括强度调制、频率调制、相位调制等。 光纤传输链路（Optical Fiber Transmission Link）： 由光纤本身、连接器、跳线等组成，负责将光信号从发送端传输到接收端。 光放大器（Optical Amplifier）： 在长距离传输过程中，由于光信号会衰减，需要放大器来增强信号强度，克服损耗。常见的光放大器有掺铒光纤放大器（EDFA），它能够在光域直接放大光信号，无需进行光电转换，大大简化了系统结构，提高了传输效率。 光解调器（Optical Demodulator）： 在接收端，从接收到的光信号中提取出原始电信号信息。 光电探测器（Photodetector）： 将接收到的光信号转换成电信号的器件，如PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。 信号处理单元： 对接收到的电信号进行放大、滤波、均衡、编码/解码等处理，以恢复原始信息。 第四章：光纤通信系统的关键技术与挑战 尽管光纤通信技术已经取得了巨大的成就，但仍然面临一些技术挑战和发展机遇： 色散（Dispersion）： 色散是指不同波长的光信号在光纤中传播速度不同，导致信号脉冲展宽，限制了传输速率和距离。主要包括： 模式色散（Modal Dispersion）： 仅存在于多模光纤中，由不同传播模式的速度差异引起。 材料色散（Material Dispersion）： 由光纤材料对不同波长光的折射率不同引起。 波导色散（Waveguide Dispersion）： 由光纤的波导结构引起。 偏振模色散（Polarization Mode Dispersion, PMD）： 由光纤非均匀性导致不同偏振光传播速度差异引起。 解决策略： 采用单模光纤、渐变多模光纤、色散补偿光纤（DCF）、光栅补偿器、相干检测等技术可以有效缓解色散的影响。 非线性效应（Nonlinear Effects）： 当光信号功率很高时，光纤材料的折射率会随着光强发生变化，引起一系列非线性效应，如受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、克尔效应（Kerr Effect）等，这些效应会引入额外的损耗、产生噪声，并导致信号失真。 解决策略： 降低光功率、优化调制格式、采用非线性补偿技术等。 光接入网（Optical Access Network）： 将光纤网络延伸到用户终端，提供更高带宽的“最后一公里”连接，是实现光纤到户（FTTH）的关键。Passive Optical Network（PON）技术是当前主流的光接入网技术，其特点是无源设备，成本低，易于维护。 光通信器件的集成与小型化： 随着技术的发展，对光通信器件的集成度、小型化和功耗提出了更高的要求。硅光子技术、集成无源器件（IPD）等正在推动光通信器件向更高效、更紧凑的方向发展。 全光网络（All-Optical Network）： 致力于在整个网络中实现光信号的端到端传输，无需进行光电转换，可以显著提高网络的传输效率和降低能耗。 第五章：光纤通信的应用领域 光纤通信已经渗透到现代社会的各个角落，支撑着各个行业的蓬勃发展： 电信网络： 作为长途传输和城域网骨干，支撑着电话、互联网、移动通信等业务。 互联网数据中心（IDC）： 用于服务器、存储设备和网络设备之间的高速互连，满足海量数据处理和传输的需求。 海底光缆： 连接各个大洲，构成了全球通信的基础设施，是国际通信的重要保障。 有线电视（CATV）： 提供高清视频、互联网接入等服务。 工业自动化与控制： 在恶劣的工业环境中，光纤通信提供了可靠的数据传输解决方案。 医疗领域： 如内窥镜、遥控手术等。 军事与国防： 用于通信、侦察、导航等关键领域，其抗干扰和保密性尤为重要。 科研与教育： 为科研机构和高等院校提供高速计算和数据共享平台。 结语 光纤通信，以其革命性的传输能力，深刻地改变了人类沟通和信息交互的方式。从基础原理到系统构成，从技术挑战到广泛应用，我们得以窥见这一技术的深邃与广博。随着新材料、新工艺和新理论的不断涌现，光纤通信技术必将继续突破边界，以更快的速度、更大的容量、更高的效率，持续赋能人类社会的数字化转型，为构建一个更加互联、智能和高效的未来贡献力量。对光纤通信的深入理解，不仅是掌握一项前沿技术，更是洞察未来发展趋势的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本《光纤通信概论》绝对是我的心头好，翻开它就仿佛打开了一个全新的世界。我一直对信息传输的速度和方式充满了好奇，尤其是在现代社会，数据量爆炸式增长，传统通信方式早已捉襟见肘。这本书就像一座宝库，为我揭示了光纤通信这个神奇领域。从最基础的光波导原理，到复杂的光信号产生、传输、接收和处理，它都讲解得深入浅出，丝毫不显晦涩。我尤其喜欢它在介绍光纤类型时，详细阐述了单模光纤和多模光纤的结构、特点以及各自的适用场景，这让我能够更直观地理解为什么不同的应用场景会选择不同的光纤。书中对光信号衰减和色散的分析也相当到位，让我明白了为什么长距离传输需要各种补偿技术，以及这些技术背后的物理原理。更让我惊喜的是，它并没有止步于理论，而是巧妙地融入了大量的工程实例和发展趋势，比如对高速光通信系统的介绍，以及未来光网络的发展方向，这让我在学习理论知识的同时，也能感受到这个行业蓬勃的生命力。这本书不仅增长了我的见识，更激发了我对光纤通信未来发展的浓厚兴趣，感觉自己仿佛也站在了科技的最前沿，触摸着信息时代的脉搏。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是一本为我量身打造的光纤通信百科全书！作为一个对现代通信技术充满好奇的普通读者，我常常会被一些高科技名词搞得云里雾里，而《光纤通信概论》恰恰解决了我的痛点。它没有使用过于专业的术语，即使有，也总会给出清晰易懂的解释。我之前一直以为光纤通信就是把光信号往里面扔，但这本书让我明白了，原来里面涉及到那么多精妙的设计和严谨的科学。从光纤的材质选择，到如何让光信号在光纤中稳定传播而不失真，再到最后如何把光信号转换回电信号，每一个环节都充满了智慧。我尤其喜欢它关于“光网络”的介绍，它让我看到了光纤通信是如何构建起一个庞大而高效的通信骨干网，连接着世界的每一个角落。书中对不同光通信标准和协议的介绍，也让我对整个通信体系的运行有了更宏观的认识。读完这本书，我感觉自己不再是那个对高科技只能仰望的旁观者，而是能够窥见其背后运作原理的参与者，这种感觉真是太棒了！

评分☆☆☆☆☆

不得不说，阅读《光纤通信概论》是一次相当充实的体验。我之前对通信技术接触不多，抱着“了解一下”的心态翻开了这本书，结果却被深深吸引。书中的章节安排逻辑性极强，从基础的光学原理出发，逐步深入到光纤的制造、特性，再到光通信系统的各个组成部分，每个知识点都像一块块精密的拼图，最终汇聚成了一幅清晰的光纤通信全景图。我特别欣赏作者在讲解光器件时，不仅仅是罗列参数，而是会详细解释这些参数的物理意义以及它们对系统性能的影响。例如，在介绍激光器时，不仅说了波长和输出功率，还讲了调质、调制等关键技术，让我明白了光信号是如何被“编码”的。对于光放大器部分，书中对各种放大原理的对比分析，让我对EDFA、SOA等有了更清晰的认识，也理解了它们在不同场景下的优劣。虽然有些内容涉及复杂的数学公式，但作者总能给出恰当的解释和直观的比喻，让我在理解概念的同时，也能感受到数学在物理世界中的强大力量。总的来说，这本书不仅仅是知识的搬运工，更是智慧的启迪者，让我对这个看似高深的技术领域产生了前所未有的亲近感。

评分☆☆☆☆☆

我一直对科技发展及其背后的原理感到着迷，而《光纤通信概论》这本书为我打开了理解现代信息社会基石的另一扇门。在阅读过程中，我深刻体会到了光纤通信的精妙之处。它并非仅仅是传输的媒介，而是一个复杂而精密的系统工程。书中对光纤材料学、光学特性以及制造工艺的介绍，让我看到了人类在材料科学和精密制造领域的卓越成就。更让我着迷的是，这本书深入浅出地解释了光信号如何从一个点传输到另一个点，并且尽可能地保持其完整性。无论是光信号的产生、调制，还是在光纤中的传播、放大，以及最终的解调和恢复，每一个环节都充满了科学的智慧。我尤其欣赏书中关于光衰减和色散的详细阐述，它让我明白了为什么长距离、高速率的通信如此具有挑战性，以及科学家们是如何通过各种技术手段来克服这些挑战的。这本书的语言风格流畅自然，即便涉及专业知识，也能用相对易懂的方式表达出来，这让我在学习的过程中始终保持着积极性和好奇心，感觉自己仿佛在和一位经验丰富的老师进行一场关于未来通信的对话。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对通信工程领域有一定了解的在校学生，我一直致力于寻找能够帮助我深入理解光纤通信核心概念的教材。《光纤通信概论》这本书的表现绝对超出我的预期。它在理论深度和实践应用之间取得了完美的平衡。在理论层面，书中对光在光纤中的传播模式、损耗机制（如瑞利散射、吸收损耗）以及色散效应（如材料色散、波导色散）的讲解，都非常系统和严谨，提供了必要的数学推导，但又不会过于枯燥，而是辅以清晰的图示和示意图。这对于理解光信号在长距离传输中的质量退化以及如何进行补偿至关重要。在工程实践层面，这本书对光通信系统的各个关键组件，如光源（激光器、LED）、探测器（PIN、APD）、光调制器、光开关以及光复用技术（如WDM）的介绍，都结合了实际产品的类型和应用。我尤其赞赏它对高速率、大容量光通信系统（如SDH、OTN）的阐述，这让我能够将书本上的理论知识与当前业界主流的技术框架联系起来。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更培养了读者解决实际工程问题的思维方式。