光纤通信简明教程

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出版者:清华大学出版社
作者:袁国良,李元元编著
出品人:
页数:234
译者:
出版时间:2006-12
价格:22.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302134831
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书阐述了光纤通信的原理及其发展,光纤通信的物理学基础,光纤的传输理论和特性,光源和光发射机,光检测器和光接收机,光纤通信系统的组成、设计和工程,介绍了SDH技术、WDM技术、光放大和色散补偿技术及其他高新技术在光纤通信中的应用。

  本书条理清晰,语言流畅,实用性强,可以作为高等学校通信工程、电子信息等专业本科教材;同时本书力求从基础知识出发,深入浅出,循序渐进,读者阅读本书任何内容都不会有太大的跳跃性,可供高专高职院校使用;另外,本书推导思路清楚,贴近实际应用,也可供研究生和相关科研及工程技术人员参阅。

凝聚与展望:当代信息科学前沿探索 本书聚焦于信息科学领域内多个具有里程碑意义和广阔应用前景的前沿方向,旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识图景。我们摒弃对单一技术的冗长描述,转而强调不同信息技术交叉融合所产生的巨大潜力,以及支撑未来数字社会构建的基础理论与工程实践。 第一部分:量子信息与计算的基石(Quantum Information and Computation Foundations) 本部分深入剖析了量子力学原理如何被应用于信息处理的革命性领域——量子信息科学。我们不仅阐述了量子比特(Qubit)的物理实现(如超导电路、离子阱和拓扑量子比特),更侧重于理解量子态的复杂性与相干性的维持。 1.1 量子信息论基础 本章详细解析了冯·诺依曼熵、冯·诺依曼密度矩阵理论,以及量子信息论中的核心度量,如纠缠熵(Entanglement Entropy)、量子相对熵(Quantum Relative Entropy)和保真度(Fidelity)。我们探讨了量子压缩定理(Schumacher Compression Theorem)和量子信道容量的定义,特别是相比于经典香农信道容量的本质区别。重点讨论了如何在存在噪声的环境下,定义和量化量子信息通道的性能。 1.2 量子计算模型与算法 除了广为人知的Shor算法和Grover算法,本章着重介绍了新兴的容错量子计算模型。我们详细阐述了表面码(Surface Codes)和高维编码(Higher-Dimensional Encoding)在降低逻辑错误率方面的优势与挑战。此外,对变分量子本征求解器(VQE)和量子近似优化算法(QAOA)等混合量子-经典算法的物理实现约束和适用性进行了深入分析,并讨论了它们在材料模拟和组合优化问题中的应用潜力。 1.3 量子通信与安全 本部分将理论与实际紧密结合,探讨了量子密钥分发(QKD)的各种协议,包括BB84、Ekert91以及侧重于设备无关的安全(Device-Independent Security)协议。我们深入研究了后量子密码学(Post-Quantum Cryptography, PQC)的必要性,并对格基密码(Lattice-based Cryptography)、哈希函数类密码(Hash-based Cryptography)和同源密码(Isogeny-based Cryptography)的安全性、效率和实施难度进行了横向比较分析,为设计抗量子攻击的通信基础设施提供理论支撑。 --- 第二部分:下一代无线电与频谱管理(Next-Generation Wireless and Spectrum Management) 本部分跳出了传统蜂窝通信的框架,聚焦于解决未来无线网络中对极高带宽、超低延迟和海量连接的需求所带来的物理层和系统级挑战。 2.1 太赫兹(THz)通信技术 太赫兹频段(0.1 THz至10 THz)被视为扩展未来无线网络容量的关键领域。本章详细分析了太赫兹波的独特传播特性,特别是其对大气衰减、雨雪天气和分子吸收的敏感性。我们深入研究了用于太赫兹通信的先进天线技术,如超材料(Metamaterials)和可重构智能表面(RIS),探讨了如何通过波束赋形和大规模MIMO(Massive MIMO)来克服极高的路径损耗。同时,对基于半导体技术(如SiGe HBT和CMOS)的太赫兹收发机设计中的功耗和集成度问题进行了审视。 2.2 认知无线电与动态频谱接入 面对频谱资源的日益稀缺,认知无线电(CR)成为实现高效频谱共享的核心范式。本章阐述了基于机器学习的频谱感知技术,包括深度学习在识别复杂调制信号和干扰源中的应用。我们重点讨论了非授权用户如何通过学习环境变化来动态调整传输参数(功率、频率、波形),以最小化对主要用户的干扰。此外,还探讨了基于博弈论的频谱资源竞争与协作机制。 2.3 卫星与非地面网络(NTN)集成 随着低轨卫星星座(如Starlink, Kuiper)的部署,天地一体化网络成为主流趋势。本章分析了卫星通信中的多普勒频移补偿、高增益阵列设计以及星间链路(Inter-Satellite Links)的实现技术。我们探讨了如何将地面5G/6G网络架构无缝扩展到卫星平台,解决异构网络间的切换、同步和资源调度难题,特别是针对偏远地区和移动平台(如航空器和船舶)的覆盖挑战。 --- 第三部分:先进感知与计算范式(Advanced Sensing and Computational Paradigms) 本部分关注于如何利用电磁波和信息处理技术,实现对环境的更精细感知,并探讨了超越传统图灵模型的计算新路径。 3.1 智能电磁散射与成像 本章探讨了如何利用先进的信号处理技术,实现对复杂环境的“看透”和“理解”。我们详细介绍了距离多普勒成像(Range-Doppler Imaging)和稀疏重建算法在穿墙雷达(Through-Wall Radar)中的应用。重点讲解了基于深度学习的电磁反演方法,如何利用少量测量数据重建出高分辨率的物体形状和材料属性,这在安防监控和非破坏性检测中具有重要意义。 3.2 边缘智能与联邦学习(Federated Learning) 为了满足低延迟、高隐私的AI应用需求,计算正在向网络边缘迁移。本章深入分析了边缘计算架构的资源约束(计算能力、能耗、带宽限制)。联邦学习作为一种关键技术,允许多个边缘设备在不暴露原始数据的前提下共同训练一个全局模型。我们详细研究了联邦平均(FedAvg)算法的收敛性分析、异构数据对模型性能的影响,以及如何设计激励机制来鼓励边缘节点的有效参与。 3.3 神经形态计算与类脑芯片(Neuromorphic Computing) 本章超越了传统的冯·诺依曼架构,介绍了受生物大脑启发的计算模型。我们考察了忆阻器(Memristor)作为实现突触(Synapse)和神经元(Neuron)的关键器件的潜力,以及如何利用其非线性特性来模拟神经元的脉冲编码和学习过程。讨论了脉冲神经网络(SNNs)与传统深度神经网络相比,在能效比和实时事件驱动处理方面的优势,及其在机器人和实时感知系统中的应用前景。 --- 结语:信息融合的未来图景 本书的结构旨在引导读者理解,信息科学的未来发展不再是单一技术的线性进步,而是跨越物理层、网络层和应用层的复杂系统集成。从量子纠缠到太赫兹波束,从安全加密到边缘智能,每一个领域都对工程实践提出了前所未有的要求,同时也孕育着重塑数字世界的巨大机遇。本书希望为有志于投身这些前沿研究与开发的工程师和研究人员提供一份坚实的理论和技术参照。

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读后感

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我是一个对技术细节有极致追求的人,《光纤通信简明教程》这本书恰恰满足了我这一点。作者在讲解光纤的物理特性,例如折射率、模场直径、数值孔径时,不是简单地给出定义,而是深入探讨了这些参数是如何影响光信号的传输效率和质量的。他详细阐述了不同类型光纤(单模光纤、多模光纤)的结构差异,以及这些差异如何导致它们在带宽、传输距离和成本上的权衡。我尤其喜欢作者在讲解光纤连接和耦合时的内容,他细致地分析了连接损耗的来源,比如回波损耗、插入损耗,并且给出了相应的解决方案,这对于任何一个实际操作光纤的人来说,都具有极高的参考价值。而且,书中关于光器件的封装和测试部分,也展现了作者深厚的工程实践经验。他详细介绍了光器件的生产流程,以及各种测试设备和方法的原理,这让我对高品质光器件的制造有了全新的认识。从光纤的物理基础到复杂的光器件,这本书几乎涵盖了光纤通信产业链的每一个关键环节。我甚至觉得,这本书可以作为一本“光纤通信器件手册”来使用,因为它提供了如此丰富和详细的技术信息。我强烈推荐给所有对光纤通信的硬件层面有深入了解需求的朋友们,这本书绝对不会让你失望。

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我是一个动手能力比较强的人,总喜欢在学习理论的同时,也能有一些实践的指导。《光纤通信简明教程》这本书在这方面做得非常出色。作者在讲解光纤通信的各个环节时,都尽可能地提供了相关的工程实践和技术细节。我印象最深刻的是,书中关于光纤熔接和切割的章节,作者不仅详细介绍了各种熔接机和切割刀的原理和操作步骤,还强调了操作过程中的注意事项和常见问题,比如熔接点的损耗控制和切割面的平整度要求。这些细节对于实际操作来说至关重要。而且,书中还介绍了一些光纤通信系统的测试方法,比如OTDR(光时域反射仪)的使用,让我能够理解如何检测光纤线路的质量和定位故障点。这本书让我感觉,我不仅仅是在阅读理论知识,更是在学习一门实用技术。它连接了理论与实践的鸿沟,让我能够将书本上的知识转化为实际的能力。我相信,如果我按照书中的指导进行实践,一定能够很快掌握光纤通信的实际操作技能。

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我认为《光纤通信简明教程》最突出的优点在于其极强的逻辑性和条理性。作者在梳理光纤通信的知识体系时,循序渐进,层层递进,让我感觉学习的过程非常顺畅,几乎没有任何阻碍。从最基础的光学原理,到光纤的构成,再到光信号的产生、传输、接收,以及光网络的构建,每一个环节都衔接得非常自然。我特别欣赏作者在讲解光信号在光纤中传播的物理过程时,所采用的数学模型和理论推导。虽然包含了一些数学公式,但作者都给出了详细的解释,并将其与实际的光学现象联系起来,让我能够理解这些公式的意义和作用。而且,书中关于光纤的损耗机理,比如瑞利散射、吸收损耗,以及色散的类型,如模间色散、材料色散、波导色散,作者都进行了非常清晰的界定和阐述,让我能够区分并理解它们对信号传输的影响。这种严谨的学术态度,加上清晰的讲解方式,使得这本书不仅适合初学者入门,也能够作为技术人员的参考书。我感觉自己是在一个训练有素的系统中进行学习,知识点被巧妙地组织起来,让我能够构建起坚实的理论基础。

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我之前接触过一些与通信相关的书籍,但很多都偏重理论,读起来让人头昏脑胀。《光纤通信简明教程》这本书则完全不同,它给我的感觉就像是在一个精心设计的实验室里,一步步地引导我进行各种有趣的实验。作者在讲解光纤通信系统架构时,并没有简单地罗列出各个模块,而是将整个系统拆解成一个个小而独立的部分,然后逐一进行深入的剖析。我尤其赞赏作者在介绍光发射器和光接收器时,所提供的详尽信息。他不仅说明了它们的基本工作原理,还深入探讨了不同类型器件的优劣势,以及它们在实际应用中的选型考量。读到这里,我才真正明白,原来一个小小的光模块背后,竟然蕴含着如此多的技术细节和工程智慧。更让我惊喜的是,书中还涉及到了光纤网络的设计和管理方面的内容。作者用清晰的图示和案例,展示了如何构建一个高效可靠的光纤网络,以及如何进行网络的维护和故障排查。这些实操性的内容对于我这样希望将理论知识转化为实际应用的人来说,简直是宝藏。我能够想象到,如果我将来从事通信相关的工作,这本书中的知识将会是我的得力助手。它让我看到了理论与实践之间紧密的联系,让我对光纤通信这个行业有了更全面、更立体的认识。这本书的编写风格非常务实,让我在阅读的过程中,既能增长见识,又能学到实用的技能,这种学习体验让我觉得非常充实和有成就感。

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这本书真是太棒了!我一直对光纤通信这个领域很感兴趣,但总觉得它高深莫测,不敢轻易涉足。直到我偶然发现了《光纤通信简明教程》,才真正打开了新世界的大门。这本书的语言非常通俗易懂,就像一位经验丰富的老朋友在循循善诱地教你一样。作者没有上来就抛出一堆枯燥的公式和理论,而是从光纤通信的历史发展讲起,让我们了解到这项技术是如何一步步走到今天的。我特别喜欢作者在介绍光纤基本原理时,使用的那些生动形象的比喻。比如,他把光纤比作一条“光的隧道”,把光信号比作在隧道里穿梭的“信使”,这种形象化的描述一下子就把抽象的概念变得具体可感,让我这个初学者也能迅速抓住核心要点。而且,书中对光纤的种类、结构以及它们各自的优缺点都进行了详细的阐述,并配有精美的插图,让我能清晰地看到不同光纤的内部构造,了解它们在实际应用中的差异。在讲解光信号的传输损耗和色散问题时,作者也没有回避这些技术难点,而是用浅显易懂的语言,辅以大量的实例分析,让我对这些影响光纤通信性能的关键因素有了深刻的认识,并且理解了工程师们是如何通过各种技术手段来克服这些挑战的。这本书不仅教我“是什么”,更教我“为什么”,让我不仅仅是记住知识点,而是真正理解了光纤通信的内在逻辑。我迫不及待地想继续深入学习,书中后续的内容一定会更加精彩!

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我是一个喜欢从宏观到微观,再从微观回到宏观的学习者,《光纤通信简明教程》这本书的结构非常符合我的学习习惯。作者首先从光纤通信的宏观系统架构入手,让我们对整个通信网络有一个整体的认识,然后逐一深入到各个子系统的技术细节,比如光发射、光传输、光接收等。在讲解完这些微观的技术后,他又将这些技术细节重新整合,让我们理解它们是如何协同工作,构建起一个完整的通信系统。我尤其欣赏作者在章节之间设置的“联系与展望”部分,这使得不同章节的知识点能够有机地结合起来,形成一个完整的知识体系。例如,在介绍完光纤的损耗和色散后,作者会引导读者思考这些问题是如何在光网络设计和设备选型中得到解决的。这种“承上启下”的处理方式,让我能够更好地理解知识的内在逻辑,并形成系统性的认知。这本书不仅仅是知识的罗列,更是智慧的梳理,让我从整体上把握了光纤通信的精髓。

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一直以来,我对数据中心和宽带接入网络中的光纤应用都感到非常好奇,《光纤通信简明教程》这本书满足了我这方面的求知欲。作者在介绍光纤在这些场景下的具体应用时,非常贴合实际。他详细讲解了如何在数据中心内部构建高速、低延迟的光纤互连,以及如何利用光纤实现远距离的宽带接入,让普通家庭也能享受到高速网络的便利。我特别喜欢书中关于“最后一公里”解决方案的讨论,作者分析了各种接入技术,如GPON、EPON的原理和优劣,让我对我们每天都在使用的宽带网络有了更清晰的认知。而且,书中还涉及到了一些新兴的应用领域,比如光纤到桌面(FTTD)和5G前传网络,这让我看到了光纤通信技术的无限潜力。作者在这些章节中,并没有仅仅停留在概念层面,而是给出了大量的实际案例和性能指标,让我能够更直观地理解光纤在不同应用场景下的表现。这本书就像一扇窗户,让我看到了光纤通信技术如何在默默地支撑着现代社会的运转,以及它在未来将扮演的角色。我感觉自己仿佛置身于一个正在快速发展的通信技术领域,而这本书则是我最好的向导。

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我一直对通信网络的发展趋势非常关注,《光纤通信简明教程》这本书为我打开了新的视野。作者在书中对光纤通信的未来发展进行了前瞻性的探讨,让我对这个领域有了更深刻的认识。他讨论了诸如超高带宽光纤、空分复用技术、以及下一代光网络架构等概念,这些都让我看到了光纤通信技术无限的可能性。我尤其喜欢作者关于“光子技术”和“量子通信”的讨论,这些章节虽然篇幅不多,但却点亮了我对未来通信技术的想象。书中并没有对这些前沿技术进行过于学术化的阐述,而是用一种引人入胜的方式,介绍了它们的基本原理和潜在应用,让我对接下来的技术发展充满了期待。这本书让我意识到,光纤通信不仅仅是目前互联网的基石,更是未来信息社会发展的关键驱动力。它不仅教会我“过去”和“现在”,更引领我展望“未来”,这种启发性的内容让我觉得非常有价值。

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说实话,我起初对《光纤通信简明教程》的期望值并不高,以为又是一本堆砌术语、晦涩难懂的教材。然而,这本书却给了我巨大的惊喜。作者在处理一些相对复杂的概念时,总是能找到最贴切的类比和最直观的图解,这极大地降低了阅读门槛。我印象最深的是,当讲解到光信号的调制与解调时,作者将复杂的电信号转换为光信号的过程,比喻成“给光信号穿上不同颜色的衣服”,而解调则是“脱掉衣服,还原原貌”。这种形象的比喻,让我瞬间就明白了光调制在信息传输中的关键作用。而且,作者在介绍各种调制格式时,并没有简单地列举,而是详细分析了每种格式的特点、适用场景以及优缺点,这让我能够根据实际需求,去理解和选择合适的技术。书中关于光放大器的章节也让我受益匪浅。我之前一直对光放大器的工作原理感到好奇,这本书用非常清晰的逻辑,从泵浦源、增益介质到信号的放大过程,一步步地揭示了它的奥秘。而且,作者还特别强调了EDFA、SOA等不同类型光放大器的特点和应用,让我对光纤通信的传输性能有了更深入的理解。最令人称道的是,这本书并没有停留在基础理论层面,而是适当地引入了一些前沿技术,比如相干光通信和多径干扰抑制技术,这让我得以窥见光纤通信的未来发展方向。阅读这本书,就像是在参加一场知识盛宴,每一页都充满了启发和新知。

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我是一个比较注重细节的人,《光纤通信简明教程》这本书在这方面做得非常到位。作者在讲解光纤通信的各个技术细节时,都力求严谨和准确。我特别欣赏作者在描述光信号在光纤中传输时的物理过程,例如,他对光在玻璃纤维中传播的衍射和干涉现象的解释,以及如何利用全反射原理来限制光传播的路径。这些描述都非常精准,并且与我的物理学知识产生了很好的共鸣。而且,书中对于光纤制造过程中可能出现的各种缺陷,以及这些缺陷如何影响光信号质量的分析,都十分细致。例如,作者详细阐述了微弯损耗和宏弯损耗的产生机理,以及它们对信号的影响程度。这种对细节的极致追求,让我在阅读过程中,对光纤通信的每一个环节都产生了深刻的理解。我感觉自己仿佛在解剖一个精密的光学器件,每一个组成部分都得到了细致的审视。

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