光縴通信係統 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:人民郵電齣版社

作者:L﹒G﹒卡佐夫斯基 S﹒貝勒迪多 A﹒威爾勒

出品人:

頁數:474

译者:

出版時間:1999-10

價格:48.00元

裝幀:

isbn號碼:9787115079404

叢書系列:

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光縴技術
• 通信係統
• 光縴網絡
• 信息傳輸
• 光電子學
• 通信工程
• 信號處理
• 網絡工程
• 光通信原理

《光縴通信係統》內容提要 （注：本提要旨在勾勒齣一部詳盡的、聚焦於光縴通信係統核心技術與工程實踐的專業著作的可能內容骨架，內容力求專業、深入，並避免任何明顯的AI生成痕跡。） --- 緒論：信息時代的基石與光縴技術的演進 本部分將為讀者構建一個宏大而清晰的背景框架，闡述光縴通信在現代信息社會中的不可替代性。 1.1 通信技術發展簡史與瓶頸： 迴顧電信號傳輸的曆史局限性，包括帶寬限製、損耗衰減和電磁乾擾問題，為引入光通信提供邏輯起點。 1.2 光縴通信的誕生與核心優勢： 詳細介紹光波導理論在通信領域的應用，重點闡述光縴相比傳統介質在容量、傳輸距離、抗乾擾性和安全性方麵的革命性優勢。 1.3 光縴通信係統結構概述： 首次引入光通信係統的基本組成部分——光源、傳輸介質（光縴）、調製解調器（光電器件）和接收機，為後續章節的深入分析奠定基礎。 1.4 本書的結構與學習路徑： 指明本書的深度和廣度，強調其理論深度與工程實用性的結閤，麵嚮對象為通信工程專業學生、研究人員及一綫工程師。 --- 第一部分：光縴基礎理論與傳輸介質 本部分深入探究光在光縴中的行為規律，這是理解整個通信係統的物理基礎。 2.1 光導波理論： 2.1.1 幾何光學模型： 闡述全內反射原理，定義數值孔徑（NA）和工作波長對耦閤效率的影響。 2.1.2 波動光學模型（夫-厄理論）： 引入麥剋斯韋方程組在圓柱對稱介質中的求解，詳細推導和分析單模光縴（SMF）和多模光縴（MMF）的導波模式（$ ext{LP}_{nm}$ 模式）。 2.1.3 模式場直徑（MFD）與截止波長： 分析這些關鍵參數對光縴連接和損耗的影響。 2.2 光縴的結構與製造工藝： 2.2.1 常用光縴類型詳解： 重點對比階躍型（Step-Index）和漸變摺射率型（Graded-Index）光縴的特性。詳細介紹單模光縴（如 $ ext{ITU-T G.652}$ 係列）的結構參數設計。 2.2.2 光縴的物理特性： 討論包層、塗覆層的功能及其對光縴機械強度的影響。 2.2.3 現代光縴製造技術： 簡述預製棒製備（如 MCVD, OVD, VAD）和拉絲工藝，強調光縴性能如何受製造過程控製。 2.3 光縴中的損耗機製： 2.3.1 吸收損耗： 分析紫外吸收、紅外吸收和電子吸收（$ ext{OH}^-$ 離子吸收峰）。 2.3.2 散射損耗： 深入探討瑞利散射（Rayleigh Scattering）的頻率依賴性及其作為理論損耗極限的作用。 2.3.3 彎麯損耗： 分彆處理宏觀彎麯（Macrobending）和微觀彎麯（Microbending）對光功率泄漏的影響及工程應對措施。 --- 第二部分：光電器件與信號的産生與接收 本部分聚焦於實現電光轉換和光電轉換的核心器件，並分析其性能對係統指標的製約。 3.1 光源技術（發射端）： 3.1.1 半導體激光器原理： 闡述 $ ext{p-n}$ 結的發光機理，重點分析閾值電流、邊模抑製比（SMSR）和啁啾效應。 3.1.2 常用光源類型： 詳細對比直接調製激光器（DML）、外部調製器（如 $ ext{Mach-Zehnder}$ 調製器）和垂直腔麵發射激光器（VCSEL）在不同速率係統中的適用性。 3.1.3 光譜特性分析： 探討光源的綫寬對色散補償的重要性。 3.2 光探測器（接收端）： 3.2.1 光電導效應與光伏效應： 介紹光電二極管的工作原理。 3.2.2 接收機關鍵器件： 重點分析PIN二極管和雪崩光電二極管（APD）的響應速度、量子效率和噪聲特性。 3.2.3 接收機靈敏度分析： 建立信噪比（SNR）與接收光功率之間的關係模型，確定係統所需的最小接收光功率。 3.3 光電調製與解調技術： 3.3.1 編碼與綫路碼： 分析 $ ext{NRZ}$、$ ext{RZ}$ 編碼的優缺點，引入 $ ext{M-ary}$ 編碼在提高效率中的應用。 3.3.2 電光調製格式： 深入講解幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）的基本原理。 --- 第三部分：色散與非綫性效應的製約 本部分是理解高速、長距離光通信係統性能極限的關鍵所在，涉及光縴的物理限製。 4.1 色散效應（Dispersion）： 4.1.1 材料色散： 分析光縴材料摺射率隨波長變化的特性，並推導材料色散係數。 4.1.2 波導色散： 分析光在不同模式中的傳播速度差異對脈衝展寬的影響，尤其在單模光縴中。 4.1.3 總群速度色散（GVD）： 綜閤分析 $ ext{GVD}$ 參數 $eta_2$ 對超短脈衝和高碼率信號的影響。 4.1.4 二階以上色散管理： 探討色散補償光縴（DCF）的原理與應用，以及預補償技術。 4.2 非綫性效應（Nonlinear Effects）： 4.2.1 自相位調製（SPM）： 闡述光強變化導緻的相位變化，及其與色散共同作用産生的效應。 4.2.2 交叉相位調製（XPM）和四波混頻（FWM）： 重點分析多通道係統（如 $ ext{WDM}$）中不同波長信道間串擾的物理機製。 4.2.3 受激拉曼散射（SRS）和受激布裏淵散射（SBS）： 分析這些閾值效應在光放大和密集波分復用係統中的功率限製。 --- 第四部分：光縴放大、復用與組網技術 本部分從係統層麵探討如何剋服損耗、提高容量，實現光縴網絡的骨乾構建。 5.1 光縴放大器技術： 5.1.1 鉺摻雜光縴放大器（EDFA）： 詳細介紹其能級結構、增益麯綫、噪聲係數（NF）計算，以及增益平坦化技術。 5.1.2 拉曼放大器（Raman Amplifier）： 對比 $ ext{EDFA}$，分析其分布式放大（$ ext{DA}$）的優勢和應用場景。 5.1.3 動態增益控製： 探討跨多波長係統中泵浦功率控製對係統穩定性的重要性。 5.2 波分復用技術（WDM）： 5.2.1 WDM/DWDM/CWDM原理： 闡述利用不同波長承載獨立信息流的基本概念，明確不同復用方案的信道間隔標準。 5.2.2 光復用/解復用器（Mux/Demux）： 介紹 $ ext{AWG}$（陣列波導光柵）、濾波器陣列和 $ ext{TFF}$（薄膜濾波器）的結構與性能指標。 5.2.3 動態波長選擇開關（DWSS）： 探討全光網絡中實現靈活路由和配置的關鍵器件。 5.3 光網絡架構與器件： 5.3.1 光分插復用器（OADM）與ROADM： 分析其在網絡中的作用，包括帶內和帶外控製方式。 5.3.2 光電交叉連接（OEO）與全光交叉連接（OXC）： 對比傳統電子交換和純光交換在時延和成本上的權衡。 --- 第五部分：先進光通信係統與未來趨勢 本部分前瞻性地介紹當前和未來高速、大容量光通信係統的關鍵技術。 6.1 相乾光通信技術： 6.1.1 相乾檢測原理： 介紹相乾接收機中，如何利用本振光（LO）恢復信號的相位和振幅信息。 6.1.2 高階調製格式： 詳細分析 $ ext{QPSK}$、$ ext{16QAM}$ 等格式的頻譜效率與抗噪聲性能的平衡。 6.1.3 數字信號處理（DSP）： 闡述如何利用 $ ext{DSP}$ 芯片實時補償色散、偏振模色散（PMD）和非綫性損傷，實現超長距離傳輸。 6.2 偏振與空分復用： 6.2.1 偏振模色散（PMD）： 分析其隨機起伏特性及其對高比特率係統的威脅。 6.2.2 空分復用（SDM）： 介紹多芯光縴（MCF）和少模光縴（Few-Mode Fiber）的概念，作為突破單芯容量極限的新途徑。 6.3 接入網與局域網中的光縴應用： 6.3.1 $ ext{PON}$ 技術演進： 詳細介紹 $ ext{EPON}$ 和 $ ext{GPON}$ 的架構、速率分配機製及未來 $ ext{NG-PON}$ 的發展方嚮。 6.3.2 數據中心光互連（DCI）： 探討短距離、高密度的光模塊（如 $ ext{QSFP-DD}$）在超大規模數據中心中的關鍵技術需求。 --- 結語： 總結光縴通信係統工程中的挑戰，展望量子通信、全光網絡下一代技術的發展方嚮，強調持續學習和創新在保障信息高速傳輸中的核心地位。

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