9787121070020 光纤通信原理与应用 电子工业出版社 方志豪,朱秋萍,方锐著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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方志豪，朱秋萍，方锐著 著

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• 通信原理
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121070020

商品编码：29422914475

包装：平装

出版时间：2008-07-01

基本信息

书名：光纤通信原理与应用

定价：27.00元

作者：方志豪,朱秋萍,方锐著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2008-07-01

ISBN：9787121070020

字数：

页码：264

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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本书具有如下特点：
　　◎突出实用性，既注重基本原理与基本方法的阐述，又注重实用知识和实用技术的介绍。
　　◎突出系统性，以光纤通信的四个主干内容为主线全面系统地介绍光纤通信系统。
　　◎突出先进性，详细介绍己实现和近期可以实现的新技术及其应用。
　　◎内容深入浅出，概念准确，图文并茂，可读性强，配有免费电子教学课件。

内容提要

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本书共8章，比较系统地阐述了光纤通信的原理、特性、组成及应用。主要内容包括：光纤的基本结构、传光原理、特性参数和连接方式；光发送设备和光接收设备的基本组成及实现方式；WDM光纤数字通信系统的实现、光纤数字通信系统的SDH制式；光纤接入网、光纤局域网、光纤城域网、光纤广域网、光传送网和全光网。每章结尾提供了丰富的习题，便于读者自学并掌握各章的要点。本书还配有免费电子教学课件。
　　本书概念准确，内容新颖，图文并茂，深入浅出，突出实用性、系统性和先进性，可作为普通高等院校通信工程、电子信息、光电技术等专业学生的教材，也可供其他相关专业的大学生和工程技术人员学习与参考。

目录

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章　概述
1.1　光纤通信的基本概念
1.1.1　光纤通信的定义
1.1.2　光纤通信发展过程
1.1.3　光纤通信的优点
1.2　光纤通信系统的构成及分类
1.2.1　光纤通信系统的基本构成
1.2.2　光纤通信系统分类
1.3　数字话路基础知识
1.3.1　语音信号的PCM数字化
1.3.2　话路的时分复用（TDM）
1.3.3　数字复接系列
习题
第2章　光纤
2.1　光纤的基本概念
2.1.1　光纤基本结构
2.1.2　光纤分类
2.1.3　光纤制造简述
2.1.4　光缆结构及类型
2.1.5　光缆（光纤）型号命名方法
2.2　光纤传光原理
2.2.1　光的射线理论及光纤传光分析
2.2.2　光纤导波模式的粗糙解（射线分析方法）
2.2.3　光纤导波模式的解（电磁场分析方法）
2.3　光纤特性参数
2.3.1　数值孔径
2.3.2　衰减特性
2.3.3　截止波长
2.3.4　带宽与色散
2.3.5　模场直径
2.4　光纤连接方式
2.5　光纤在通信领域中的应用
2.5.1 目前通信中常用的光纤
　　2.5.2　光纤（光缆）应用概况
习题
第3章　光发送设备
3.1　光端机的基本概念
3.1.1　光端机的功能
3.1.2　光端机基本框图
3.2　光发送电路
3.2.1　基本组成和主要性能指标
3.2.2　激光二极管（LD）
3.2.3 发光二极管（LED）
3.2.4　驱动电路
3.2.5　自动功率控制（APC）电路
3.2.6 自动温度控制（ATC）电路
3.3　输入电路
3.3.1　基本概念
3.3.2　光纤通信的码型
3.3.3　HDB3码输入电路
3.3.4　CMI码输入电路
习题
第4章　光接收设备
4.1　光接收电路
4.1.1　基本构成和主要性能指标
4.1.2　光检测器件（PIN和APD）
4.1.3　前置放大器
4.1.4　主放大器
4.1.5　均衡器
4.1.6　基线恢复
4.1.7　幅度判决
4.1.8　非线性处理
4.1.9　时钟提取
4.1.10　限幅移相
4.1.11　定时判决
4.2　输出电路
4.2.1　基本概念
4.2.2　码型反变换电路
4.2.3　输出接口电路
习题
第5章　光纤数字通信系统
5.1　光纤通信系统新技术简述
　　……　　
第6章　光纤数字通信系统的传输规范
第7章　现代光纤网络
第8章　未来的全光网络
附录A　英汉对照名词索引
参考文献

作者介绍

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方志豪，男，武汉大学电子信息学院教授。主要研究方向包括现代通信理论与技术，网络互联、器件及电路的噪声等方面的研究。主持完成国家自然科学基金项目，企事业委托项目等10余项。在外重要刊物上发表论文70余篇，出版专著1本、教材3本。曾获得过国家教委科技进步二等奖

文摘

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序言

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《光学计算：突破计算瓶颈的未来之路》 内容简介 在信息爆炸的时代，传统电子计算面临着物理极限的挑战。摩尔定律的放缓、功耗的剧增以及数据传输的速度瓶颈，正日益制约着科学研究、人工智能、大数据分析等前沿领域的飞速发展。而光学计算，作为一种利用光子而非电子来执行计算任务的新兴技术，正以前所未有的潜力，为突破这些瓶颈带来了希望。它不仅有望在计算速度和能效方面实现指数级的提升，更有可能催生出全新的计算范式，开启一个更加智能、高效的信息化未来。 本书深入探讨了光学计算的基本原理、关键技术、发展现状以及未来的发展趋势。我们旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解光学计算的强大之处，以及它如何改变我们处理信息和解决复杂问题的能力。 第一章：光学计算的基石——光与信息的交互 本章将从最基础的层面出发，阐述光作为信息载体的独特优势。我们将回顾光的基本性质，如波粒二象性、相干性、偏振等，并探讨这些性质如何在光学计算中被巧妙地利用。 光作为信息载体： 为什么选择光？与电子相比，光子具有零质量、零电荷、极高的传输速度（接近光速）、极低的串扰和优异的抗电磁干扰能力。这些特性使得光在信息传输和处理方面拥有无可比拟的优势。 光的基本性质与计算关联： 波长与频率： 光的不同波长和频率可以携带不同的信息，类似于电子信号中的不同频率，但光波的带宽远大于电波。 相位与振幅： 光的相位和振幅可以用来编码信息，为实现更丰富的信息表示和更复杂的计算操作提供可能。 偏振： 光的偏振态可以用来编码信息，并且可以通过光学元件实现偏振的切换和控制，为逻辑运算和存储提供新的维度。 相干性： 相干光（如激光）具有稳定的相位关系，这对于实现干涉、衍射等光学现象至关重要，而这些现象是许多光学计算算法的基础。 光的物理现象在计算中的应用： 衍射： 光通过微小孔隙或障碍物时发生的弯曲现象，可以被用来实现光信号的分束、复用和空间编码，为并行处理奠定基础。 干涉： 两束或多束光叠加时，根据它们的相位关系，可能发生增强或减弱的现象。干涉是实现光学逻辑门、光学存储以及许多光学计算算法的核心机制。 反射与折射： 光在不同介质界面发生的方向改变，是实现光路控制、光信号分割和路由的基本原理。 全息术： 利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体的三维信息。在光学计算中，全息技术可以用于构建高效的光学存储器和并行处理单元。 第二章：光学计算的核心——光路设计与光学元件 实现光学计算的关键在于设计高效的光路和开发先进的光学元件，这些元件能够模拟电子元件的功能，但以光信号进行信息处理。本章将详细介绍构建光学计算系统的基础。 光学逻辑门： 与门、或门、非门等基本逻辑门的光学实现： 介绍如何利用非线性光学效应、干涉、衍射等原理构建光学逻辑门。例如，利用非线性介质的饱和吸收效应实现“非”门；利用干涉原理结合信号强度实现“与”、“或”门。 超快光学开关： 探讨如何设计能在飞秒或皮秒量级完成开关动作的光学开关，这是实现高速计算的基础。 光学触发器与存储单元： 介绍基于光子开关阵列或光反馈回路构建光学触发器和存储单元，以实现光学数据的暂存和读取。 光学互连与路由： 光子晶体光纤与波导： 介绍如何利用光子晶体光纤和集成波导实现光信号的高效传输和导向，是构建大规模光学集成电路的关键。 微透镜阵列与衍射光学元件： 探讨如何利用微透镜阵列和衍射光学元件实现光信号的精确聚焦、分束和多路复用，以构建复杂的计算架构。 光开关与光路由网络： 介绍如何设计和控制大规模的光开关网络，实现光信号在不同计算单元之间的灵活路由，克服电子互连瓶颈。 非线性光学效应在计算中的应用： 二次谐波产生 (SHG) 与三阶非线性效应： 介绍这些非线性效应如何用于实现光信号的频率转换、信号放大和逻辑运算。 光致折射率变化材料： 探讨利用某些材料在光照射下折射率发生改变的特性，实现光开关和光存储。 集成光学与微纳加工技术： 硅光子技术： 介绍如何将光学元件集成到硅基芯片上，实现大规模、低成本的光学集成电路。 纳米光子学： 探讨利用纳米尺度结构设计和控制光，实现更高效、更紧凑的光学元件。 第三章：光学计算的算法与架构 与电子计算的冯·诺依曼架构不同，光学计算的并行性和独特的信息处理方式，催生了许多新型的算法和计算架构。本章将聚焦于这些创新。 并行处理的优势： 空间并行性： 光学系统可以同时处理大量光束，实现真正的空间并行计算。 时间并行性： 利用光的快速响应能力，可以在极短的时间内完成大量运算。 经典光学计算算法： 傅里叶光学与图像处理： 介绍如何利用光的傅里叶变换特性进行高速图像处理，如模式识别、滤波器设计等。 光学神经网络： 探讨如何构建基于光学元件的光学神经网络，用于模式识别、分类等AI任务。 新型光学计算范式： 量子光学计算： 量子比特与量子门： 介绍如何利用光子的叠加和纠缠等量子特性，构建量子比特，并实现量子逻辑门。 量子算法（如Shor算法、Grover算法）的光学实现： 探讨量子算法在光学平台上的可行性及其优势。 单光子源与探测器： 介绍实现量子光学计算所需的高质量单光子源和高效率单光子探测器。 生物启发式光学计算： 模拟生物神经系统： 探索如何利用光学系统模拟生物大脑的信息处理机制，实现类脑计算。 基于光子的自组织系统： 借鉴生物系统中的自组织现象，构建具有学习和适应能力的光学计算系统。 深度学习的光学加速： 光学矩阵乘法器： 介绍如何利用光学技术实现大规模矩阵乘法的硬件加速，大幅提升深度学习模型的训练和推理速度。 全光神经网络芯片： 探讨构建完全基于光子信号运行的深度学习芯片。 光学计算架构： 并行处理架构： 如全连接架构、多层处理架构等。 分布式光学计算： 探讨如何构建由多个光学处理单元组成的分布式计算网络。 混合光电计算： 结合光学计算的优势和电子计算的成熟度，构建混合型计算系统，实现优势互补。 第四章：光学计算的挑战与未来展望 尽管光学计算展现出巨大的潜力，但实现其广泛应用仍面临诸多挑战。本章将剖析这些挑战，并展望其未来的发展方向。 技术挑战： 元件的集成度与小型化： 如何在芯片上集成大规模、高性能的光学元件，实现小型化和低成本化。 功耗与散热： 尽管光学计算在某些方面能耗更低，但大规模集成和高功率光路的功耗问题仍需解决。 信号的稳定性和噪声抑制： 光信号的稳定传输和对环境干扰的抵抗能力是关键。 光存储技术： 实现高效、可靠的光学数据存储是信息处理的另一个重要环节。 光电接口： 如何高效地将电子信号转化为光信号，以及光信号转化为电子信号，是连接光学计算系统与现有电子系统的关键。 理论与算法挑战： 新算法的开发： 需要开发更多适合光学计算特性的高效算法。 容错性研究： 如何在高密度、高并行度的光学系统中实现有效的容错机制。 应用领域与发展趋势： 高性能计算 (HPC)： 在科学模拟、天气预报、流体力学计算等领域，光学计算有望提供指数级的加速。 人工智能 (AI)： 加速深度学习模型的训练和推理，实现更强大、更高效的AI系统。 大数据分析： 快速处理和分析海量数据，揭示隐藏的模式和洞察。 通信与网络： 光学互连技术将继续在数据中心和未来通信网络中发挥核心作用。 生物医学： 在医疗成像、药物发现、基因测序等领域，光学计算有望带来突破。 专用光学处理器 (ASICs)： 针对特定任务（如AI推理、信号处理）设计的高效光学专用芯片。 通用光学计算机 (GUC)： 研发能够执行多种计算任务的通用光学计算机。 量子计算机与经典计算机的融合： 探索如何将量子光学计算与现有经典计算能力相结合，实现混合型计算平台。 结论 光学计算并非遥不可及的科幻构想，而是正在快速发展的现实技术。它所代表的，是信息处理领域的一次深刻变革。本书希望能够激发读者对光学计算的兴趣，理解其内在的逻辑和无限的潜力。随着技术的不断进步和理论的持续创新，光学计算必将在未来的科学研究、技术发展和社会进步中扮演越来越重要的角色，为我们开启一个更加辉煌的信息化时代。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我这种对光纤通信感到头疼的初学者量身定做的！老实说，一开始我以为光纤通信会是一堆枯燥的公式和晦涩的术语，但这本书完全颠覆了我的认知。作者的写作风格非常平易近人，仿佛一位经验丰富的老师在循循善诱。书中并没有上来就堆砌复杂的数学推导，而是从基础概念入手，一步步引导读者理解光纤的物理特性，比如为什么光纤能够传输光，以及传输过程中会发生什么。我特别喜欢它讲解光纤类型的部分，从单模光纤到多模光纤，通过清晰的图示和详细的解释，我一下子就弄清楚了它们各自的优缺点以及适用的场景。书中的每一个章节都像是一次精心策划的探索之旅，让我对光纤通信的每一个方面都充满了好奇和求知欲。而且，书中还提到了不少关于光器件的介绍，比如激光器、光电探测器等，这些都让我对光纤通信的“硬件”有了更直观的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经接触光纤通信领域一段时间的工程师，我一直希望有一本书能够系统地梳理这个庞大的体系，并提供一些更深入的见解。这本书正好满足了我的需求。它在基础原理的讲解上非常扎实，同时又对前沿技术和应用进行了深入的探讨。我尤其欣赏作者对光通信系统架构的阐述，从物理层到网络层，每个环节的衔接都非常紧密，逻辑清晰。书中关于光放大技术和光开关技术的讨论，让我对如何提高通信容量和灵活性有了新的认识。此外，书中还触及了光网络安全和未来发展趋势等话题，这些都为我提供了宝贵的参考信息。不得不说，作者在整合大量复杂信息的同时，保持了内容的高度专业性和前瞻性，这在同类书籍中实属难得。这本书让我对光纤通信的理解达到了一个新的高度，也为我未来的工作提供了重要的指导。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直对光纤通信的“为什么”和“怎么做”感到模糊，读了这本书之后，感觉豁然开朗。它不仅仅是讲解了光纤是如何工作的，更重要的是，它解释了为什么它会这样工作。比如，在讲解光纤的折射率和全反射原理时，作者用了大量的篇幅来分析不同材料对光传播的影响，以及如何通过设计光纤的结构来优化传输效果。我特别喜欢它对光纤损耗的分析，详细介绍了吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗等，并给出了相应的解决方法。书中的图表也画得非常精美，很多复杂的概念都能通过图表一目了然。而且，作者在讲解过程中，还会时不时地穿插一些历史故事或者科学家的趣闻，让阅读过程不再枯燥乏味，反而充满了乐趣。总的来说，这本书在学术严谨性和趣味性之间找到了一个很好的平衡点，让我觉得学习光纤通信原来可以这么轻松愉快。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于其内容的系统性和前沿性。作者在梳理光纤通信原理的基础上，着重介绍了当前该领域的重要应用和发展趋势。从早期的波分复用技术，到如今的高速光传输系统，这本书都进行了详尽的阐述。我印象深刻的是书中关于下一代光通信网络架构的讨论，以及对光子集成技术和人工智能在光通信领域应用的展望。这些内容不仅展示了作者深厚的专业功底，也为我们这些从业者指明了未来的发展方向。书中的一些技术细节，比如各种调制格式的优缺点分析，以及在不同场景下的适用性，都写得非常到位。此外，书中还提供了一些参考资料和进阶阅读的建议，这对于想要深入研究的读者来说非常有帮助。总的来说，这是一本兼具理论深度和实践指导意义的优秀著作，对于想要全面了解光纤通信领域的人来说，是不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书我读完之后，感觉受益匪浅。从它一开始讲的二极管的发光原理，到后来光纤的制造工艺，再到最后的网络应用，整个流程都讲得很透彻。我印象最深的是关于光信号的调制解调部分，作者用了很多生动的比喻，让我这个非专业人士也能够理解其中的奥妙。比如，讲到幅度调制时，作者类比了“水波的大小变化”，讲到频率调制时，又用了“水波的快慢变化”。这些形象的比喻，让原本抽象的物理概念变得触手可及。而且，书中还穿插了不少实际工程中的案例，比如讲述如何克服光纤中的色散和衰减问题，以及如何设计高效的光网络。这些案例的引入，不仅让我看到了理论知识的实际应用价值，也让我对光纤通信在现代社会中的重要性有了更深刻的大白。总的来说，这本书在理论深度和实践指导方面都做得非常出色，是一本值得反复研读的佳作。