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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Bailey, David

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2003-10

价格:$ 64.35

装帧:Pap

isbn号码:9780750658003

丛书系列:

图书标签:

• 光纤通信
• 光纤技术
• 光纤光学
• 光纤传感器
• 光电子学
• 通信工程
• 物理学
• 工程技术
• 光学
• 网络技术

深入洞察：现代光学通信系统设计与优化 本书简介 本教程旨在为工程师、研究人员以及高级技术学生提供一个全面且深入的视角，聚焦于当代光纤通信系统的设计、建模、仿真与实际部署中的核心挑战与前沿技术。我们避开了对基础光纤原理的冗长回顾，直接切入到构成现代高速、大容量通信网络的关键要素，强调理论与实践的紧密结合。 第一部分：高速传输系统架构与器件 本部分将对当前主流的超高速（如 400G/800G 及以上）相干光通信系统架构进行细致剖析。我们将详细探讨相干接收机的设计哲学，重点分析数字信号处理（DSP）模块在补偿色散、偏振模色散（PMD）以及实现高级调制格式（如 16QAM、64QAM）中的关键作用。 先进调制格式： 深入分析多维调制（MIMO）在光域的应用，包括相干检测的原理、光电探测器的带宽限制与噪声分析。特别关注如何通过优化星座图、提高光谱效率来应对传输距离和速率的限制。 光发射器件的演进： 详述分布式反馈激光器（DFB）和垂直腔面发射激光器（VCSEL）在光通信中的性能指标、局限性及改进方向。重点介绍可调谐激光器的集成化挑战和功耗管理。 光放大技术前沿： 超越传统的掺铒光纤放大器（EDFA），本章深入探讨拉曼放大器（Raman Amplification）在高跨距传输中的优势，以及低噪声前置放大器（LNPA）的设计对系统灵敏度的影响。我们将对比不同放大技术在噪声系数、增益平坦度和非线性效应抑制方面的表现。 第二部分：非线性效应与信道建模 光纤通信的性能瓶颈越来越受到光纤介质自身的非线性效应制约。本部分将提供严谨的数学工具和仿真方法来理解和减轻这些效应。 非线性模型： 系统阐述克尔效应（Kerr Effect）在单模光纤（SMF）和保偏光纤（PMF）中的表现。详细推导并分析非线性薛定谔方程（NLSE）及其在短脉冲、高功率传输中的应用。 关键非线性损伤： 重点分析自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）对信号完整性的破坏机制。针对密集波分复用（DWDM）系统，我们将量化 FWM 引起的功率泄漏和噪声生成。 信道等效模型： 介绍如何使用广义传输矩阵或扩散模型来高效地评估具有复杂非线性损伤的信道性能，为系统优化提供计算基础。 第三部分：光网络动态管理与流量工程 在构建弹性、可重构的网络时，对光纤链路的实时监测和动态配置至关重要。本部分关注网络的智能化管理。 波长转换与动态重路由： 探讨全光异或（XOR）门、半导体光放大器（SOA）以及基于微机电系统（MEMS）的波长选择开关（WSS）在波长交叉连接（OXC）中的应用。分析动态光网络中的阻塞概率和切换延迟。 光信道监测与保护： 详细介绍光信道监测（OCM）技术，包括光功率监测、光谱分析和偏振状态监测。讨论用于快速故障隔离和网络保护的协议和算法，如光层保护倒换（PLR）。 色散管理策略的再评估： 随着调制格式复杂度提升，色散补偿（DCF）技术的局限性日益凸显。我们侧重于后向补偿（向色散补偿）的限制，并深入研究利用 DSP 进行色散补偿（DDC）的算法细节、计算复杂度及功耗模型。 第四部分：下一代光纤与传输介质 本书的最后部分展望了超越传统单模光纤限制的传输技术。 多芯光纤（MCF）技术： 探讨 MCF 的结构设计（如芯间串扰的控制）、传输特性分析，以及如何通过空间复用技术实现容量的几何级数提升。重点分析 MCF 的连接损耗和熔接技术。 少模光纤（Few-Mode Fiber, FMF）与模式复用（MM）： 阐述如何利用光纤的横向模式（LP01, LP11 等）进行信息复用。深入分析模式耦合的抑制方法、模式分离的器件实现（如模分复用器/解复用器），以及 MIMO 处理在模式串扰消除中的关键作用。 空分复用（SDM）的系统集成挑战： 总结 MCF 和 FMF 在实际超大容量系统集成时面临的挑战，包括器件的兼容性、光纤的弯曲敏感性以及跨学科的制造工艺协同。 本书特色 本书不侧重于光纤本身的材料科学基础或低速光通信历史回顾，而是将重点放在当前实际部署和未来研发中最具挑战性的“比特”与“波长”的管理上。全书包含大量实际系统参数的案例分析和基于商用仿真软件的性能验证流程，旨在为读者提供一套完整的、面向工程实践的光通信系统优化工具箱。读者将能够掌握如何平衡系统性能（OSNR、BER）、成本（器件、功耗）与可扩展性，设计出满足未来网络需求的、具有高度韧性的光传输链路。 ---

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