【XH】 光通信中的電磁場與波基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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武保劍 著

圖書標籤:

• 光通信
• 電磁場
• 電磁波
• 微波技術
• 通信工程
• 物理學
• 高等教育
• 教材
• 信號處理
• 光縴通信

店鋪： 愛尚美潤圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030555106

商品編碼：29467323714

包裝：平裝

齣版時間：2017-12-01

基本信息

書名：光通信中的電磁場與波基礎

定價：48.00元

作者：武保劍

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-12-01

ISBN：9787030555106

字數：

頁碼：204

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書共分12章，章緒論主要介紹無綫電波的三種通信傳播方式和有綫光縴通信係統。第2~7章結閤光的電磁特性講解電磁場與波的基礎知識，包括電磁場的基本規律、電磁波的基本特性、電磁波的損耗和色散、電磁波的反射與透射、導波係統的電磁場分析、光諧振器件。第8~12章是電磁場與波的基礎知識在光縴通信中的推廣應用，包括光縴的導光原理、耦閤模理論及其應用、多層介質的轉移矩陣法、光學非綫性效應、數值計算方法。

目錄

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章 緒論
1.1 電磁頻譜
1.2 電磁輻射
1.2.1 時變電磁場激發
1.2.2 電偶極子的輻射場
1.2.3 天綫的方嚮性
1.3 無綫電波傳播
1.3.1 地麵波傳播
1.3.2 天波傳播
1.3.3 視綫傳播
1.4 光縴通信
1.4.1 光學理論體係
1.4.2 通信係統組成
1.4.3 數字光縴通信係統
1.4.4 光縴通信關鍵技術
1.5 本書內容安排

第2章 電磁場的基本規律
2.1 電磁場的基本定律
2.1.1 電荷守恒定律
2.1.2 庫侖定律
2.1.3 安培定律
2.1.4 法拉第電磁感應定律
2.2 媒質的電磁特性
2.2.1 電介質的極化
2.2.2 磁介質的磁化
2.2.3 導電媒質的傳導特性
2.3 麥剋斯韋方程組
2.3.1 矢量場的亥姆霍茲定理
2.3.2 積分形式
2.3.3 微分形式
2.3.4 兩種形式之間的轉換
2.4 電磁場的邊界條件
2.4.1 邊界條件的一般形式
2.4.2 理想導體的邊界條件
2.4.3 理想介質的邊界條件
2.4.4 導電媒質的邊界條件
2.5 靜態電磁場特性
2.5.1 靜電場
2.5.2 恒定電場
2.5.3 恒定磁場
2.6 電磁場的性定理
2.6.1 靜態場的性定理
2.6.2 時變場的性定理
2.7 典型例題分析

第3章 電磁波的基本特性
3.1 電磁波的波動方程
3.1.1 各嚮同性介質情形
3.1.2 電極化微擾情形
3.2 電磁能量守恒定理
3.3 時諧電磁場的復數錶示
3.4 均勻平麵電磁波
3.5 電磁波的極化特性
3.5.1 極化的概念
3.5.2 光偏振態的瓊斯矢量錶示
3.5.3 斯托剋斯參量與邦加球
3.6 典型例題分析

第4章 電磁波的損耗和色散
4.1 電磁波的損耗特性
4.1.1 媒質損耗的分類
4.1.2 平均坡印亭矢量定理
4.1.3 導電媒質中的均勻平麵波
4.2 電磁波的色散特性
4.3 光縴的損耗和色散
4.3.1 光縴損耗譜麯綫
4.3.2 光縴的色散類型
4.4 典型例題分析

第5章 電磁波的反射與透射
5.1 反射與透射的一般規律
5.1.1 反射定律與摺射定律
5.1.2 斜入射情形的菲涅爾公式
5.1.3 半波損失、全反射和全透射
5.2 垂直入射到分界麵的情形
5.2.1 導電媒質分界麵
5.2.2 理想導體分界麵
5.2.3 理想介質分界麵
5.2.4 三層介質分界麵
5.3 晶體的雙摺射
5.3.1 摺射率橢球
5.3.2 雙摺射現象
5.3.3 各嚮異性傳播特性
5.4 典型例題分析

第6章 導波係統的電磁場分析
6.1 均勻導波係統
6.1.1 導波係統分類
6.1.2 導行電磁波的波形
6.2 矩形金屬波導管
6.2.1 電磁場的模式分布
6.2.2 導波傳播特性
6.2.3 模式的截止特性
6.2.4 矩形波導的傳輸功率
6.3 平闆介質波導
6.3.1 TE波的色散方程和場解
6.3.2TM波的色散方程和場解
6.3.3 光導模的截止厚度
6.3.4 本徵模式的正交歸一化
6.4 矩形介質波導
6.5 等效摺射率方法
6.5.1 色散方程的幾何光學分析
6.5.2 等效摺射率方法的處理步驟
6.6 典型例題分析

第7章 光諧振器件
7.1 諧振腔的Q值
7.2 光學諧振腔
7.3F-P腔光濾波器
7.3.1 光濾波器透射特性
7.3.2 光時鍾提取功能
7.4 環形諧振器
7.4.1 環形諧振腔結構
7.4.2 環形諧振器的串聯
7.5 典型例題分析

第8章 光縴的導光原理
8.1 光縴的結構
8.2ITU-T標準光縴
8.3 光縴的電磁場分析
8.3.1 光縴中的導波光場
8.3.2 光縴特徵方程與模式
8.3.3 弱導近似下的LP模
8.3.4 單模傳輸條件
8.4 多模光縴的幾何光學分析
8.4.1 階躍型多模光縴
8.4.-2漸變型多模光縴

第9章 耦閤模理論及其應用
9.1 耦閤模微擾方程
9.1.1 頻域微擾波動方程
9.1.2 導波光的耦閤模方程
9.2 光縴耦閤器
9.3 光縴光柵
9.3.1 光縴光柵分類與製作
9.3.2 光縴光柵的耦閤模分析
9.3.3 兩種光縴光柵的比較
9.4 電光調製器
9.4.1 綫性電光效應
9.4.2 鈮酸鋰光調製器
9.5 磁光器件
9.5.1 磁光效應的介電係數張量
9.5.2 磁光耦閤模方程
9.5.3 光隔離器工作原理

0章 多層介質的轉移矩陣法
10.1 導波光的橫嚮場量錶示
10.2 介質層的轉移矩陣
10.2.1 非磁性介質層
10.2.2 磁光介質層
10.2.3 轉移矩陣的歸一化錶示
10.3 反射率和透射率的計算

1章 光學非綫性效應
11.1 光縴的非綫性極化
11.2 剋爾非綫性薛定諤方程
11.3 光縴的非綫性效應
11.3.1 自相位調製
11.3.2 交叉相位調製
11.3.3 四波混頻參量過程
11.3.4 受激拉曼散射
11.3.5 受激布裏淵散射
11.4 多種效應作用下的耦閤模方程
11.4.1 通用形式的耦閤模方程
11.4.2 矽波導的非綫性效應

2章 數值計算方法
12.1 時域有限差分法
12.1.1 常用的差分格式
12.1.2 低維波導中的麥剋斯韋方程
12.1.3 時域有限差分方程及其求解
12.1.4 數值求解的穩定性
12.1.5 吸收邊界條件
12.2 光束傳播法
12.2.1 非均勻介質中的亥姆霍茲方程
12.2.2 慢變包絡近似下的BPM公式
12.2.3BPM的數值計算模型
12.2.4 透明邊界條件
12.3 對稱分步傅裏葉變換法
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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光通信的奧秘：從電磁波的孕育到光信號的飛馳 我們身處一個信息爆炸的時代，高速、海量的數據傳輸已經成為現代社會運行的基石。而在這場信息洪流的背後，支撐這一切的正是光通信技術。本書並非直接深入探討光通信的具體實現細節，而是將我們引嚮一個更為基礎，卻也更為深刻的領域——電磁場與電磁波的奧秘，並闡述它們如何為光通信的誕生和發展奠定堅實的基礎。 在深入光縴、激光器、調製解調器等令人眼花繚亂的光通信器件之前，我們必須理解那些看不見的“舞者”——電磁場和電磁波。它們是信息傳遞的載體，是構成我們通信世界最基本的物理規律。本書將帶領您穿越時空的維度，迴溯電磁現象的發現曆程，探尋這些無形力量的本質。 第一章：電荷、電場與靜電力 我們從最基礎的電荷說起。電荷是物質的基本屬性，它分為正電荷和負電荷。正是這些微小的粒子，構成瞭萬物互聯的起點。我們會深入理解電荷的性質，以及它們之間如何通過庫侖定律産生相互作用。庫侖定律，這個如同牛頓萬有引力定律般簡潔而強大的公式，為我們揭示瞭靜電力的大小與方嚮。它不僅僅是一個數學錶達式，更是理解後續一切電磁現象的基石。 我們還會探討電場的概念。當一個電荷存在時，它會在其周圍的空間中産生一個“場”，這個場能夠對其他電荷施加作用力。電場的強度、方嚮如何描述？怎樣纔能形象地描繪齣電場的分布，例如通過電場綫？這些可視化工具的引入，將幫助您直觀地理解電場的內在規律。我們還將學習高斯定律，這個描述電場通量與封閉麯麵內電荷關係的定理，它能夠幫助我們簡化計算復雜電場分布的問題，並揭示電場與電荷源之間的深刻聯係。 第二章：電勢、電能與導體、絕緣體 僅僅描述電荷之間的力是不夠的，我們還需要理解能量在電場中的傳遞。電勢的概念應運而生，它如同“高度”一般，描述瞭電荷在電場中移動所能獲得的能量。電勢的差異驅動電荷定嚮移動，形成電流。我們將學習電勢的計算方法，以及電場強度與電勢之間的相互關係。 此外，我們還將區分導體和絕緣體。導體中自由電子的豐富，使得電荷能夠輕易移動；而絕緣體則緊密束縛著電子，阻礙電荷的流動。這種性質的差異，在電通信器件的設計中扮演著至關重要的角色，決定瞭信號的傳輸路徑和阻抗特性。我們還會接觸到功和能的概念，理解電場對電荷做功的能量轉化過程，這對於理解電信號的傳輸損耗和能量效率至關重要。 第三章：磁場、磁力與安培定律 當電荷開始移動，電流産生時，奇妙的事情發生瞭——磁場齣現瞭。電流不再僅僅是一種電荷的流動，它同時也是磁場的源頭。安培定律，如同庫侖定律在電場中的地位一樣，揭示瞭電流與磁場之間的定量關係。我們將學習如何利用安培定律計算直綫電流、環形電流産生的磁場，以及磁感綫的概念，通過磁感綫來可視化磁場的分布和強度。 磁場對移動電荷也會施加作用力，這便是洛倫茲力。洛倫茲力不僅解釋瞭為何磁鐵能吸引鐵，更在許多重要的電磁器件中發揮著核心作用，例如電動機和示波器。我們還將理解磁通量的概念，以及它與磁場強度的關係，這為理解後續的電磁感應現象打下基礎。 第四章：電磁感應與法拉第定律 電荷的運動産生磁場，那麼磁場的改變是否也能産生電場和電流呢？答案是肯定的，這就是電磁感應的奇妙之處。法拉第電磁感應定律揭示瞭磁通量變化率與感應電動勢之間的關係。從簡單的手搖發電機到復雜的電力變壓器，電磁感應定律是實現電能轉換和傳輸的關鍵。 我們將深入探討楞次定律，它告訴我們感應電流的方嚮總是使得自身産生的磁場效果去阻礙引起感應的磁通量的變化。這一定律揭示瞭自然界能量守恒的深刻體現。理解瞭電磁感應，我們就能初步理解為何交流電可以被方便地改變電壓，為遠距離傳輸提供瞭可能。 第五章：麥剋斯韋方程組——統一電磁學的基石 在物理學史上，麥剋斯韋方程組無疑是璀璨的明珠。這組簡潔而優美的方程，將前麵章節中零散的電磁學定律（高斯定律、安培定律、法拉第定律）以及麥剋斯韋本人對安培定律的修正（位移電流）統一起來，預言瞭電磁波的存在。 我們將逐一解析這四個方程的含義： 高斯定律（電場形式）： 描述瞭電場與電荷源之間的關係，即電場綫從正電荷齣發，終止於負電荷，且電場綫密度與電場強度成正比。 高斯定律（磁場形式）： 錶明磁單極子不存在，磁感綫總是閉閤的，沒有起點和終點。 法拉第電磁感應定律： 揭示瞭變化的磁場會産生電場，這是發電機和變壓器工作的基本原理。 麥剋斯韋-安培定律： 描述瞭電場和位移電流共同産生磁場。麥剋斯韋的位移電流概念是其理論的突破性貢獻，它使得電流的産生不再是唯一的磁場源，變化的電場也能産生磁場。 麥剋斯韋方程組不僅僅是理論上的飛躍，它更預言瞭電磁波的存在——一種由相互關聯的電場和磁場組成的，在空間中傳播的能量。 第六章：電磁波的産生、傳播與性質 當電場和磁場以特定的方式變化時，它們就會互相激發，形成在空間中以光速傳播的電磁波。本書將深入探討電磁波的産生機製，理解為何加速變化的電荷能夠輻射齣電磁波。 我們將分析電磁波的傳播特性。電磁波在真空中以恒定的速度傳播，而在介質中則會發生反射、摺射、衍射和乾涉等現象。這些現象的本質，都與電磁波與介質中電荷的相互作用有關。 更重要的是，我們將理解電磁波的頻譜。從我們日常接觸的無綫電波、微波、紅外綫、可見光，到紫外綫、X射綫和伽馬射綫，它們都屬於電磁波大傢族，隻是頻率和波長不同。可見光，作為電磁波譜中極其狹窄的一部分，正是我們眼睛能夠感知並用於交流的特殊波段。 第七章：電磁波的能量與動量 電磁波並非僅僅傳遞信息，它也攜帶著能量。坡印廷矢量是描述電磁波能量流動方嚮和密度的關鍵概念。電磁波的能量在傳播過程中如何分布？在接收端又如何被吸收？這些問題對於理解太陽能的利用、通信信號的功率以及激光的能量傳輸至關重要。 同時，電磁波也具有動量。這意味著當電磁波遇到物體時，可以對其施加壓力，這便是光壓。雖然光壓在日常生活中不易察覺，但在某些特定領域，如太陽帆的推進，卻具有重要的應用價值。 結論：電磁波的遺産與未來 通過對電磁場與電磁波基礎知識的係統梳理，本書旨在為讀者構建一個紮實的理論框架，理解光通信之所以成為可能，其背後的物理原理是多麼的宏偉和精妙。我們認識到，所有形式的無綫通信，包括光通信，本質上都是對電磁波的操控與利用。 本書所探討的電磁場和電磁波的基礎理論，是理解光通信中諸多器件和原理的“語言”。例如，激光器為何能夠産生高度相乾的光，本質上是電磁波在特定激勵下的受激輻射；光縴為何能夠傳輸光信號，是利用瞭電磁波在不同摺射率介質中的全反射原理；調製解調過程，則是在電磁波的載波上“雕刻”齣我們要傳遞的信息。 掌握瞭這些基礎，您將能更深刻地理解光通信技術的演進，無論是從早期的慢速傳輸到如今的超高速率，還是未來可能實現的量子通信，其根基都離不開電磁場的奧秘。本書為求知者提供瞭一扇窗，讓您能夠窺見信息時代的“幕後英雄”，並為進一步探索光通信的廣闊天地打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

當我看到【XH】 光通信中的電磁場與波基礎這個書名時，腦海中立刻浮現齣各種關於光如何傳播、光信號如何被編碼和解碼的場景。我一直對光通信的“黑箱”效應感到好奇，總覺得背後一定隱藏著一些精妙的物理規律。我不是一個專業的科研人員，也沒有深厚的物理學背景，但我對這個領域有著濃厚的興趣，希望能通過這本書，將一些模糊的認識變得清晰起來。我希望這本書能夠用一種非常易懂的方式，介紹電磁場是如何與光相互作用的，以及這些相互作用是如何在光通信中得到應用的。比如，光信號在傳輸過程中遇到的各種“阻礙”，如反射、摺射、衍射等，它們背後的電磁學原理是什麼？光縴又是如何“引導”光信號前進的？我特彆希望書中能夠有一些直觀的圖解，讓我能夠“看見”那些看不見的電磁場，理解它們在光通信中的“舞蹈”。我還想知道，在不同的通信速率下，電磁場的特性會有怎樣的變化？這本書能否給我一些關於未來光通信技術發展的綫索，比如如何利用更高級的電磁場控製技術，實現更快的傳輸速度和更低的能耗？我希望這本書能讓我驚嘆於物理學的智慧，並且對光通信這個充滿活力的領域産生更深的喜愛。

評分☆☆☆☆☆

這本書的到來，對我來說，是一次深入探索光通信底層機製的契機。作為一名在光通信行業摸爬滾打多年的工程師，我深知理論基礎的重要性，但有時也會因為日常工作的忙碌，而忽略瞭對基礎理論的復習和深化。我希望這本書能夠提供一個係統性的梳理，特彆是關於電磁場與波在光通信係統設計中的應用。我希望能在這本書中找到關於光信號在不同介質中傳播時的電磁場行為分析，以及如何通過調控電磁場來優化光縴的傳輸特性。我非常關注書中對各種損耗機理（如瑞利散射、吸收損耗）的電磁學解釋，以及如何通過材料選擇和結構設計來減小這些損耗。此外，在高速率、長距離傳輸中，非綫性效應是一個嚴峻的挑戰，我希望書中能有深入的討論，包括各種非綫性效應的物理本質，以及相應的抑製方法。我也會關注書中對光放大器、光調製器等關鍵器件的電磁場分析，以及這些分析如何指導實際器件的設計和優化。我期望這本書能夠幫助我突破現有認知，發現新的解決問題的思路，提升我在光通信工程設計中的理論深度和技術視野。

評分☆☆☆☆☆

這次拿到這本【XH】的光通信電磁場與波基礎，說實話，打開目錄的時候，我心裏還是有點打鼓的。畢竟“電磁場與波”這幾個字，對於非專業背景的我來說，就像是一道高不可攀的數學題，充滿瞭各種抽象的概念和復雜的公式。但是，光通信又是當下非常熱門的領域，瞭解其底層原理對我理解整個行業的發展趨勢至關重要。我一直覺得，要真正掌握一個技術，就得從它的根基入手。所以，盡管有些畏懼，我還是抱著學習和探索的心態翻開瞭這本書。我期望它能用一種相對容易理解的方式，將這些艱澀的物理概念講解清楚，最好能結閤一些實際的光通信應用場景，讓我能將理論與實踐聯係起來。我之前接觸過一些科普類的書籍，它們往往能用生動的比喻和直觀的圖解來解釋復雜的科學原理，讓我覺得受益匪淺。我希望這本書也能在這一點上做得很好，至少能讓我這個“門外漢”對電磁場和波在光通信中的作用有一個初步的、清晰的認識，而不是僅僅停留在一些浮於錶麵的描述上。我甚至希望它能引導我看到一些平常不易察覺的“美”，比如電磁波在光縴中傳播時那精妙的物理規律，或者是不同調製方式背後的電磁學原理。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，第一反應是它的厚度，比我想象的要厚實不少，這讓我對內容的深度和廣度有瞭更高的期待。我是一名正在攻讀光通信相關專業的研究生，對於電磁場與波的基礎理論，我雖然在本科階段有過接觸，但總感覺理解得不夠深入，特彆是如何將這些理論應用到光通信的實際問題中，常常感到睏惑。我希望能在這本書中找到答案，比如在光信號的産生、傳輸、接收等各個環節，電磁場的行為是如何影響光信號的質量和傳輸速率的？書中會不會詳細講解不同光縴類型（如單模光縴、多模光縴）的電磁波導機製？在高速率傳輸中，色散、非綫性效應等問題，其背後隱藏的電磁場原理又是怎樣的？我希望作者能夠提供一些具體的計算公式推導過程，並給齣一些實際的工程案例分析，讓我能夠將書本上的知識轉化為解決實際問題的能力。我特彆關注書中關於電磁波在非均勻介質中傳播的討論，以及如何利用電磁場理論來優化光通信係統的設計，比如如何設計更高效的光放大器，或者如何抑製信號衰減和失真。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對光通信充滿好奇的業餘愛好者，我對這本書【XH】 光通信中的電磁場與波基礎的興趣，源於我對光信號傳輸背後原理的探求。我常常在想，我們看到的互聯網信息，那些在光縴裏飛馳的光脈衝，究竟是什麼樣子的？它們又是如何被“駕馭”著穿越數韆公裏的？我希望這本書能以一種比較科普的方式，嚮我解釋這些問題。我希望它不會充斥著我看不懂的專業術語和晦澀的數學推導，而是能夠用生動形象的比喻，或者有趣的圖示，來展現電磁場和波的奇妙世界。例如，能否將電磁波的傳播比作水波的擴散？或者將光縴的導波作用比作一個神奇的“隧道”？我希望作者能夠描繪齣電磁場在光通信係統中的“角色”，它們是如何影響光信號的“健康”與“活力”的。我還對書中的一些實際應用案例很感興趣，比如書裏會不會講到激光器和探測器是如何利用電磁場原理工作的？或者在城市裏鋪設的光纜，它們是如何安全可靠地傳輸信號的？我希望這本書能讓我感受到科學的魅力，即使我不是專業人士，也能對這個高科技領域有更深的理解和 appreciation。