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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：29692241577

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

售价：34.7元,便宜16.3元,折扣68

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：16开

商品重量：0.781kg

编辑推荐

内容提要

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

篇 光纤技术基础
章 引论
1.1 电通信技术的发展
1.2 光通信的必要性及其技术基础
1.3 光纤通信技术的历史、现状 与未来
习题
第2章 电磁理论基础
2.1 电磁现象的普遍规律
2.2 电磁场波动方程与电磁波
2.3 电磁场的能量与能流
2.4 光的反射与折射
习题
第3章 一维平面光波导
3.1 一维平面光波导及其几何光学分析
3.2 一维平面光波导的波动理论分析
3.3 若干重要概念及其内涵
3.4 数值方法
习题
第4章 光纤模式理论
4.1 光纤基本结构与分类
4.2 纵向均匀光波导中场的纵横关系
4.3 阶跃光纤的严格矢量解
4.4 阶跃型弱导光纤的标量近似理论
4.5 无界抛物型折射率分布弱导光纤
4.6 光波导中模式的普遍性质
4.7 近似方法
4.8 单模光纤
习题
第5章 光纤色散
5.1 光纤色散的来源
5.2 单模光纤的色散
5.3 单模光纤中的光信号传输
5.4 偏振模色散
习题
第6章 光纤的非线性光学特性
6.1 光纤中光学非线性的一般理论描述
6.2 自相位调制
6.3 交叉相位调制
6.4 四波混频
6.5 受激非弹性散射
6.6 光纤中的光学孤立子
6.7 数值分析方法
习题
第7章 光纤制造技术与光缆
7.1 光纤制造技术
7.2 光缆
7.3 光纤损耗
7.4 光纤的主要类型与技术规范
7.5 特种光纤及其制造
习题
第8章 基本光纤器件
8.1 分波／合波器件
8.2 耦合波导理论
8.3 熔烧拉锥型光纤耦合器技术
8.4 光纤接续技术与光纤连接器
8.5 光隔离器、环形器和衰减器
习题
第9章 光学滤波器
9.1 fabry-perot滤波器
9.2 介质膜滤波器
9.3 hibi光纤sagnac环滤波器
9.4 mach-zender型滤波器
9.5 光纤光栅
习题
0章 光纤放大器
10.1 光放大器的发展历程
10.2 辐射跃迁过程的物理基础
10.3 掺铒光纤放大器
10.4 edfa的动态模型与数值化方法
10.5 放大器噪声
10.6 光纤raman放大器
10.7 fra的噪声特性
习题
1章 半导体光电子器件
11.1 半导体的光电子学特性
11.2 型双异质结构激光器
11.3 动态单纵模激光器
11.4 发光二极管
11.5 半导体光放大器
11.6 半导体光电检测技术
11.7 光电检测噪声
习题
第三篇 光纤通信系统和网络
2章 光纤传输系统
12.1 光纤传输系统的基本组成
12.2 光发送机组件
12.3 光接收机组件
12.4 光放大器噪声及其级联
12.5 色散调节技术
12.6 光纤传输系统设计
12.7 光纤传输系统性能评估
习题
3章 光纤通信网
13.1 通信网的拓扑结构与分类
13.2 准同步数字体系
13.3 同步数字体系
13.4 异步传递模式
13.5 互联网协议
13.6 光纤通信网的管理、保护与恢复
习题
4章 全光网技术及其发展
14.1 引言
14.2 通信网络的发展过程
14.3 全光网络中的传输技术
14.4 无源光网络
14.5 光传送网
14.6 自动交换光网络
14.7 全光网的网络管理
14.8 全光网络的安全问题
习题
第四篇 光纤与光纤通信系统测量
5章 光纤测量技术
15.1 光功率计
15.2 光纤几何参数的测量
15.3 光纤衰减测量
15.4 光纤色散的测量
15.5 光纤偏振特性的测量
15.6 光纤的机械特性和强度测试
15.7 光时域反射计
习题
6章 光纤通信系统性能的测量与监控
16.1 光接收机灵敏度和动态范围的测量
16.2 光纤通信系统误码率和功率代价的测量
16.3 眼图及其测量
16.4 光谱分析仪
16.5 光纤通信系统的在线监测技术
习题
附录
附录1 矢量分析和场论
附1.1 矢量的基本运算法则
附1.2 矢量场和标量场
附1.3 三维正交曲线坐标系
附录2 bessel函数
附2.1 整数阶bessel方程及其解
附2.2 bessel函数的性质
附2.3 整数阶的变形bessel方程及其解
附2.4 变形bessel函数的性质
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《光电耦合器原理与应用》 内容简介 本书深入剖析了光电耦合器的核心原理、关键技术与广泛应用，为读者构建了一个全面而系统的知识体系。从基础的光电器件模型出发，逐层深入到光电耦合器的内部结构、工作机制、性能参数的解读，并系统地介绍了各类光电耦合器的选型原则、设计方法以及在实际工程中的应用技巧。本书旨在帮助读者深刻理解光电耦合器这一关键电子元器件，掌握其在信号隔离、电平转换、脉冲传输等方面的强大功能，从而在电子系统设计、电力电子、工业自动化、通信等领域游刃有余。 第一章 引言 本章首先对光电耦合器进行宏观介绍，阐述其诞生的背景、发展历程以及在现代电子技术中的重要地位。我们将追溯光电器件的起源，理解半导体 PN 结的发光与感光特性，为后续深入探讨光电耦合器的原理奠定基础。接着，本章将概览光电耦合器的基本构成——发光端和受光端，并初步介绍它们之间的“光”桥梁作用。最后，本章会简要提及光电耦合器在电子系统中的核心价值，例如实现电气隔离、防止噪声干扰、保护敏感电路等，为读者建立学习兴趣和目标。 第二章 光电耦合器的基本原理 本章是本书的核心，将对光电耦合器的内部工作机制进行详细的阐述。 发光原理： 重点介绍发光二极管（LED）的发光机理，包括 PN 结的特性、载流子复合发光过程、发光效率的影响因素（如材料、掺杂浓度、外加电压等）。我们将深入探讨不同类型 LED 的发光特性，以及如何通过控制驱动电流来调节输出光强。 受光原理： 详细介绍光电探测器（如光电二极管、光电三极管、光电达林顿等）的感光原理。分析光子激发电子-空穴对的产生过程，以及如何将光信号转换为电信号。对于光电二极管，我们将解析其响应速度、灵敏度和暗电流等关键参数。对于光电三极管，我们将重点讲解其内部的放大作用，以及输出电流与输入光强的关系。 光信号的传输与耦合： 重点阐述发光端发出的光如何穿透内部介质（通常是透明的树脂或玻璃）并被受光端接收。我们将分析光传播的路径、损耗以及不同封装结构对光耦合效率的影响。同时，本章还将引入“隔离电压”的概念，解释光电耦合器是如何通过“光”来实现电气隔离的，这是其最重要的应用基础。 第三章 光电耦合器的关键性能参数与测量 本章将聚焦于理解和评估光电耦合器的性能，为实际选型和应用提供依据。 传输比（CTR）： 这是光电耦合器最重要的参数之一，定义为输出端电流与输入端电流之比。我们将详细解析 CTR 的影响因素，如 LED 的正向电流、温度、受光器的增益等，并讲解 CTR 的频率特性。 隔离电压（Viso）： 强调隔离电压在电气安全和抗干扰中的重要性。我们将解释不同测试条件（如 AC、DC、短时）下的隔离电压含义，以及隔离电压与封装材料、内部结构的关系。 输入与输出特性： 分析 LED 的正向电压-电流特性，以及光电三极管的集电极电流-光照度（或输入电流）特性。本章还将介绍输出端的饱和电压、截止电流等关键参数。 响应速度（开关速度）： 讲解光电耦合器在信号传输中的延迟时间，包括输入信号上升/下降时间、输出信号延迟等。我们将分析影响响应速度的因素，如器件本身的寄生电容、载流子寿命等。 其他重要参数： 涵盖共模抑制比（CMR）、漏电流、温度特性、工作电压范围、功耗等，并介绍这些参数在不同应用场景下的重要性。 测量方法： 介绍常用的光电耦合器参数测量仪器和电路，指导读者如何进行实际的参数测试和评估。 第四章 常见光电耦合器的种类与特点 本章将系统介绍市场上常见的几类光电耦合器，分析它们的内部结构、工作原理及各自的优缺点。 光电二极管输出型： 介绍这类耦合器的基本结构，重点解析其快速响应的特点，适用于高速信号传输场合。 光电三极管输出型： 详细阐述光电三极管的内放大作用，使其输出电流远大于输入光电流，适用于对电流放大有需求的场合。 光电达林顿输出型： 讲解达林顿结构带来的更高增益，适用于对驱动能力要求极高的场合。 AC 输入型光电耦合器： 介绍利用反并联 LED 或桥式整流等技术实现的交流输入特性，适用于交流信号的隔离。 线性输出型光电耦合器： 重点介绍这类耦合器的线性传输特性，适用于模拟信号的隔离和放大。 高隔离电压型光电耦合器： 介绍为满足特殊安全要求而设计的宽间隙、特殊封装的耦合器。 集成电路输出型光电耦合器： 介绍内部集成译码器、触发器等逻辑功能的耦合器，可直接驱动小型继电器或晶闸管。 其他特殊类型： 简要提及光电耦合器在集成传感器、光控开关等领域的应用。 第五章 光电耦合器的选型原则与设计方法 本章将提供一套系统性的选型指南，帮助读者根据具体应用需求选择最合适的光电耦合器。 明确应用需求： 强调首先要确定隔离要求（隔离电压）、信号类型（模拟/数字）、信号频率、驱动能力、功耗限制等关键参数。 传输比（CTR）的选型： 根据输入信号的强度和输出端所需的驱动电流来确定合适的 CTR 范围。 响应速度的选型： 根据信号的传输速率来选择具有足够快开关速度的光电耦合器。 隔离电压的选型： 根据实际的工作环境和安全标准选择满足要求的隔离电压等级。 驱动电路设计： 详细介绍如何设计 LED 的驱动电路，包括限流电阻的计算、驱动电流的优化，以及如何应对 LED 的非线性特性。 输出电路设计： 讲解如何设计光电三极管（或达林顿）的负载电路，包括上拉电阻的选择、驱动能力的匹配，以及如何防止输出过载。 其他设计考虑： 探讨温度对参数的影响，如何采取补偿措施；分析工作电压和功耗对系统设计的影响；考虑电磁兼容性（EMC）设计。 第六章 光电耦合器的典型应用 本章将通过大量实例，展示光电耦合器在各个领域的广泛应用，帮助读者理解其价值和重要性。 信号隔离： 数字信号隔离： 在单片机、PLC 等控制系统中，用于隔离不同电平的数字信号，防止高压损坏低压电路。 模拟信号隔离： 用于隔离传感器信号、音频信号等，防止噪声干扰，提高测量精度。 电平转换： 高低电平转换： 将 TTL/CMOS 电平转换为 5V/3.3V 或其他电压等级的电平。 不同电压域之间的转换： 实现两个独立供电电压域之间的信号交互。 开关电源隔离： 反馈回路隔离： 在开关电源中，用于隔离高压侧和低压侧的反馈信号，确保稳定工作。 驱动电路隔离： 用于隔离 PWM 控制信号与功率器件的驱动电路。 固态继电器（SSR）驱动： 隔离控制信号： 将微弱的控制信号隔离，用于驱动大功率固态继电器。 保护控制电路： 防止大功率器件的干扰反向冲击控制电路。 工业自动化与控制： PLC 输入/输出隔离： 作为 PLC 与外部传感器、执行器之间的接口，实现信号隔离与保护。 电机驱动与控制： 隔离电机驱动电路与控制逻辑。 通信设备： 接口隔离： 在 RS-232、RS-485 等通信接口中，实现信号隔离，提高抗干扰能力。 电话线路隔离： 防止雷击等外部干扰损坏通信设备。 家电与消费电子： 电源管理： 在各种电源适配器、充电器中实现隔离。 遥控与感应： 用于红外遥控接收、感应开关等。 第七章 光电耦合器在实际工程中的注意事项与常见问题分析 本章将聚焦于实际应用中可能遇到的问题，并提供相应的解决方案。 参数老化与衰减： 分析光电耦合器参数随时间推移可能发生的衰减，以及如何应对。 温度对参数的影响： 深入探讨温度变化对 CTR、隔离电压等参数的影响，并提出设计补偿措施。 寄生电容与串扰： 分析光电耦合器内部的寄生电容可能导致的信号串扰，尤其在高频应用中。 驱动电流的优化： 强调根据实际情况合理选择驱动电流，避免过载或信号失真。 输出端负载的匹配： 讲解如何根据光电耦合器的输出特性选择合适的负载电阻，以获得最佳的驱动效果。 封装与布局： 讨论不同封装形式对性能和可靠性的影响，以及在 PCB 布局时应注意的事项。 电磁兼容性（EMC）设计： 强调在光电耦合器应用中如何考虑 EMC 问题，减少辐射和敏感性。 常见失效模式与故障排除： 列举光电耦合器常见的失效原因（如过压、过流、温度过高、虚焊等），并提供故障诊断和排除方法。 第八章 未来发展趋势 本章将展望光电耦合器技术的发展方向。 更高集成度： 探讨集成更多功能（如逻辑门、驱动电路）的光电耦合器。 更快的响应速度： 介绍用于更高频率信号传输的新型光电耦合器。 更高的隔离电压与可靠性： 展望在恶劣环境下工作的器件发展。 低功耗设计： 满足便携式设备等对功耗日益增长的需求。 新型光电器件的应用： 探讨有机 LED、量子点等新型发光材料在光电耦合器中的应用潜力。 智能化与微型化： 展望更小巧、更智能化的光电耦合器解决方案。 通过以上章节的系统学习，读者将能够深入理解光电耦合器的原理，掌握其性能特点，熟练进行选型与设计，并在实际工程应用中解决各种问题，从而充分发挥光电耦合器在现代电子技术中的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《光纤通信技术基础》时，我原本以为会是一本枯燥的技术手册，毕竟“技术基础”四个字听起来就让人打瞌睡。然而，翻开前几页我就被里面的图文并茂所吸引。作者显然花了不少心思来构建这个知识体系，它不仅仅是罗列公式和参数，更像是带着你一步步走入光纤世界的向导。尤其是在介绍光纤的传输原理和损耗机制时，那些精细的示意图和清晰的解释，让原本晦涩难懂的物理现象变得直观易懂。我印象特别深的是关于色散补偿的部分，书中用了一种非常形象的比喻，把不同波长信号在光纤中旅行时间的差异描绘得淋漓尽致，我甚至能“想象”到信号是如何被拉伸和展宽的。对于一个初学者来说，这种由浅入深的讲解方式是极其宝贵的，它为你打下了一个坚实的理论地基，让你在后续接触更复杂的光网络架构时，不会感到茫然无措。这本书的排版也相当考究，字体大小和行距都非常舒适，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于需要啃下技术硬骨头的读者来说，绝对是一个加分项。它确实做到了“基础”的定位，但绝非肤浅的入门读物，而是包含了足够深度的洞察。

评分☆☆☆☆☆

我曾期望找到一本能够清晰梳理出整个光通信产业链条脉络的书籍，而这本《光纤通信技术基础》在宏观架构的描绘上，着实超出了我的预期。它并非只局限于光纤本身，而是巧妙地将光纤这一核心介质放置在了整个通信系统的巨大版图中。从前端的半导体光源的制备，到中游的光纤拉制与铺设，再到后端的接收与解调电路，书中对这些环节之间的接口和性能制约关系做了透彻的分析。这种系统化的视角，帮助我跳出了过去只关注某一个子模块的局限性思维。特别是对光放大器的发展历程和不同类型放大器（如EDFA、半导体光放大器SOA）的工作原理及其局限性的对比，展现出了一种全局的视野。读完后，我对光通信系统作为一个整体的运作机制有了更深刻、更立体的认识，这本书成功地为我构建了一个清晰的、自洽的知识森林，而非仅仅是一些零散的知识点树木。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在行业内摸爬滚打了一段时间的工程师，我更关注的是书籍对前沿技术发展的包容度和对实际工程问题的映射能力。坦白讲，很多声称“基础”的书，内容停留在上个世纪末的技术标准上。然而，《光纤通信技术基础》尽管名为“基础”，却展现出了令人惊喜的与时俱进。书中对相干检测技术的介绍，详略得当，它没有陷入过于底层的DSP细节，而是准确地把握了相干技术对系统性能提升的核心价值和关键技术指标。更让我眼前一亮的是，它对光网络架构的演进，如OTN（光传送网）的引入和关键帧结构，都有清晰的阐述。这说明作者在编写时，不仅回顾了历史，更展望了未来。它让我能将过去学到的孤立的光纤原理，有效地串联到了现代高速骨干网的实际部署中去。这本书提供了一个坚实的框架，使得我们可以轻松地将最新的速率升级（如400G、800G的挑战）放在这个框架内进行审视和理解，而不是将其视为完全脱节的新技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，给我的感受是既严谨又带着一丝学者的温度。它没有采用那种拒人于千里之外的纯粹学术腔调，也没有流于表面、缺乏深度的科普口吻。它更像是一位耐心的导师，在严肃的学术探讨中穿插着恰到好处的工程经验分享。例如，在分析光纤连接损耗时，书中专门辟出了一小节来讨论“实际安装中的常见失误与预防措施”，这些细微之处，体现了作者对工程实践的深刻理解。这种将理论与实践紧密结合的叙述方式，让这本书的实用价值倍增。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考与扩展”部分，这些问题往往不是简单的是非题，而是需要读者综合运用本章知识进行分析和论证的开放性问题，极大地激发了读者的主动探索欲。它引导我们思考，而不是简单地记忆，这种教学理念非常先进。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解逻辑，简直可以用“滴水不漏”来形容。我过去尝试阅读过几本相关的书籍，往往在关键的转折点上讲解得过于跳跃，留下了许多需要自行脑补的空白。但《光纤通信技术基础》在这方面做得极其出色，它仿佛是一个经验丰富的老工程师在手把手教你。举例来说，在讨论到光纤的非线性效应时，作者并没有直接抛出复杂的数学模型，而是先从实际应用场景中出现的问题入手，比如受激拉曼散射（SRS）是如何影响多波长系统的，然后再逐步引入相应的数学工具来解析它。这种“问题导向”的叙事方法，极大地提高了阅读的参与感和目的性。我感觉自己不是在被动地接受知识灌输，而是在跟随作者一起攻克一个个技术难点。特别是关于光电转换和调制技术的章节，作者对不同调制格式的优缺点进行了非常细致的对比分析，不仅解释了“是什么”，更深入地探讨了“为什么选择这种方式”以及“在什么环境下这种方式表现最佳”，这种对背景和选型哲学的探讨，远超出了普通教科书的范畴。