光纤技术及应用

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页数:262
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出版时间:2009-9
价格:30.00元
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isbn号码:9787560954554
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  • 课本
  • 光纤通信
  • 光纤技术
  • 光纤应用
  • 光纤传感器
  • 光纤器件
  • 通信工程
  • 信息技术
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具体描述

《光纤技术及应用》以光的电磁理论为基础,系统地介绍光纤技术的基本原理、基本器件和光纤通信技术、光纤传感技术基础知识。第1章主要阐述光传输的理论基础,第2章讨论平板光波导的传输理论,第3、4章详细讨论光纤传输原理和光纤传输特性,第5章介绍光纤无源和有源器件,第6章简单地介绍光纤及光缆制造技术,第7章较系统地介绍光纤通信技术,第8章较系统地介绍光纤传感技术。

《光纤技术及应用》可作为光电子技术、电子科学与技术、光信息科学与技术、通信工程等专业本科生的专业课教材,也可供高校相关专业师生和有关科技人员参考。

现代通信系统原理与实践 本书内容概述: 本书深入剖析了现代通信系统的核心原理、关键技术及其在实际工程中的应用。全书以构建一个高效、可靠的现代通信链路为目标,系统地介绍了从信号的产生、传输、调制解调、多址接入到最终接收处理的全流程技术栈。 第一部分:通信系统基础理论 本部分奠定了扎实的数学和物理基础,为理解后续复杂技术做准备。 第一章:信息论基础与信源编码 本章详细阐述了信息论的基本概念,包括信息熵、互信息、信道容量等核心度量。重点讨论了信源编码的必要性与实现方式,包括定长编码(如霍夫曼编码)和变长编码(如算术编码)。特别分析了如何通过数据压缩技术,在不损失可接受质量的前提下,有效降低传输带宽需求。此外,引入了香农-哈特利定理在评估有限信道传输极限中的关键作用。 第二章:随机过程与噪声理论 通信系统不可避免地受到噪声的干扰。本章侧重于描述随机信号的行为。引入了随机变量、随机过程的基本概念,如平稳性、各态历经性。重点讲解了高斯白噪声(AWGN)的数学模型及其在通信系统中的影响。详细分析了不同类型的噪声(如散粒噪声、闪烁噪声)的产生机制和对信号性能的劣化作用,并介绍了如何通过滤波技术对噪声进行初步抑制。 第三章:模拟调制技术 本章聚焦于将信息加载到模拟载波上的传统方法。详细介绍了调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)的原理、频谱特性和抗噪声性能的比较。深入探讨了窄带调频与宽带调频的工程实现细节,并分析了在实际广播和音频传输中不同模拟调制方式的选择依据。 第二部分:数字基带与带通传输 转向数字领域,本部分关注信号在数字域中的表示和有效传输。 第四章:数字信号基础与脉冲整形 本章讨论如何将离散的数字信号转化为适合物理信道传输的模拟脉冲序列。核心内容包括采样定理、量化的基本概念。重点阐述了基带传输中的关键技术,如归零(NRZ)、曼彻斯特编码等线路编码方式。详细分析了码间串扰(ISI)的成因,并介绍了奈奎斯特滤波(如升余弦滤波器)在消除ISI、优化信号眼图方面的应用。 第五章:数字带通调制技术 本章深入研究将数字基带信号映射到射频载波上的技术,即数字带通调制。详细介绍了振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)(包括BPSK、QPSK)的星座图、功率谱密度和误码率性能。随后,对正交幅度调制(QAM)(如16QAM, 64QAM)进行了深入分析,阐明了其如何在增加频谱效率的同时,对信噪比提出的更高要求。 第六章:最佳接收器与性能分析 本章探讨了如何在存在噪声的信道中实现概率上的最优解。介绍了匹配滤波器的设计原理及其在提高信噪比中的作用。核心内容是相干解调与非相干解调的原理,以及如何通过判决理论计算不同调制方式下的误码率(BER)性能曲线,特别是针对AWGN信道下的理论极限分析。 第三部分:信道编码与多址接入 本部分关注如何提高传输的可靠性和共享信道的效率。 第七章:信道编码技术 为了对抗传输过程中的随机错误,本章介绍了前向纠错(FEC)编码。详细讲解了线性分组码(如汉明码)的代数结构、生成矩阵和校验矩阵的构建。随后,深入分析了卷积码及其使用维特比译码的原理。对于现代通信至关重要的Turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC)的结构特点和迭代译码流程被作为重点内容进行介绍。 第八章:多址接入技术 现代通信系统需要允许多个用户共享有限的无线资源。本章全面比较了主要的多址接入(MA)方案: 1. 频分多址(FDMA):侧重于滤波和频率规划。 2. 时分多址(TDMA):分析了时隙同步和帧结构。 3. 码分多址(CDMA):深入讲解了扩频序列的选择(如Walsh-Hadamard序列)以及正交性在抑制干扰中的作用。 4. 正交频分多址(OFDMA):探讨了OFDM如何结合IFFT/FFT实现高效多址接入,这是4G/5G技术的核心。 第四部分:高级主题与现代系统集成 本部分将前述理论应用于更复杂的实际系统。 第九章:多天线与MIMO系统 本章介绍了利用多根发射和接收天线来提升系统性能的技术——多输入多输出(MIMO)。详细解释了MIMO系统的信道容量提升(空间复用)和抗衰落能力增强(分集增益)的原理。内容涵盖空分复用(SFBC)、迫零(ZF)预编码等关键的预编码和解码算法。 第十章:正交频分复用(OFDM)系统 OFDM因其对多径信道和频率选择性衰落的强鲁棒性,已成为宽带无线通信的基石。本章详细分析了OFDM的IFFT/FFT实现机制,如何通过循环前缀(CP)来消除码间串扰。同时,深入讨论了在实际应用中面临的挑战,如载波间干扰(ICI)、峰均功率比(PAPR)问题及其抑制方法(如信号幅度削波和DFT预编码)。 第十一章:同步与信道估计 在实际无线信道中,收发端必须精确同步并准确估计信道状态信息。本章探讨了载波频率同步、定时同步的算法(如基于训练序列的方法)。重点讲解了信道估计技术,特别是针对MIMO-OFDM系统中,如何利用导频符号进行最小均方误差(MMSE)信道估计,以保证后续解码的准确性。 第十二章:现代通信系统架构回顾 本章总结了前面所有技术在蜂窝移动通信系统(如4G LTE/5G NR)中的集成应用。通过一个端到端的系统框图,梳理了从用户设备(UE)到基站(eNB/gNB)的物理层处理流程,包括快速切换的调度、动态资源分配、混合自动重传请求(HARQ)机制等,将理论知识与前沿工程实践紧密联系起来。 适用对象: 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、信息与计算科学等专业的本科高年级学生、研究生,以及从事通信系统设计、研发和测试的工程师。通过对本书的学习,读者将能够全面掌握现代数字通信系统的设计理念、核心算法及其性能评估方法。

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我之前对光纤通信的理解,基本上停留在“网线”升级换代的层面,认为它主要就是传输速度更快。但是,阅读了《光纤技术及应用》之后,我才真正意识到光纤技术所蕴含的巨大潜力和无限可能。这本书不仅仅是介绍“是什么”,更深入地探讨了“为什么”和“怎么做”。 书中关于光纤通信系统的构成和演进,让我对整个网络架构有了更全面的认识。从早期的光纤传输系统,到现在的波分复用(WDM)技术,再到未来的空分复用(SDM)技术,每一次技术的革新都极大地提升了传输容量。我印象特别深刻的是关于波分复用技术的讲解,它将一根光纤分割成多个独立的“通道”,每一个通道传输不同波长的光信号,从而在不增加光纤数量的情况下,成倍地提升了传输带宽。书中还详细介绍了不同类型的WDM系统,如粗波分复用(CWDM)和密集波分复用(DWDM),以及它们各自的适用场景。这让我明白了为什么我们现在的网络能够承载如此海量的视频和数据流量。

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作为一名大学物理系的学生,我一直对基础科学的研究充满热情,也关注着它们如何转化到实际应用。《光纤技术及应用》这本书,以一种非常引人入胜的方式,将抽象的光学原理与具体的光纤技术巧妙地结合在了一起。它不仅仅是技术手册,更是一本关于“光”的探索史。书中追溯了光纤技术发展的历史,从早期的光学纤维实验,到现代高性能光纤的出现,展现了科学家们不懈追求的科学精神。 我特别喜欢书中关于光纤中光传输的物理模型讲解,比如模式理论、色散理论等。虽然这些内容在物理学中有所涉及,但这本书将其与实际的光纤结构和应用相结合,使得理解更加直观。例如,关于色散的讲解,书中通过不同模式的光在光纤中传播速度不同的特点,解释了为何长距离传输会导致信号失真,并介绍了多种色散补偿技术,如色散位移光纤(DSF)、色散补偿光纤(DCF)以及电子色散补偿(EDC)等。这些内容让我更深刻地理解了“理论联系实际”的意义,也激发了我对未来光学研究的兴趣。

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作为一名对数据中心和云计算领域有深入了解的技术人员,《光纤技术及应用》这本书带给我的是全新的视角和更深的洞察。我一直认为光纤在这些领域的作用是传输数据,但这本书让我看到了光纤在构建高效、可靠、低延迟的计算和存储环境中的关键作用。 书中关于数据中心内部光纤互联的章节,让我意识到了光纤在如此高密度的连接中所扮演的角色。从服务器之间的直接连接,到交换机之间的级联,再到外部网络的接入,每一个环节都离不开高性能的光纤链路。书中详细介绍了不同类型的高速光模块,如SFP、QSFP等,以及它们所支持的传输速率和接口标准。我尤其关注书中关于数据中心互联(DCI)的内容,它探讨了如何利用光纤技术实现不同数据中心之间的海量数据传输,以支持分布式计算、容灾备份等关键业务。书中对相干光通信技术在DCI中的应用分析,让我看到了未来数据中心网络的发展方向。

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这本《光纤技术及应用》真的让我大开眼界,作为一名对前沿科技充满好奇的普通读者,我一直对那些看似神秘莫测的“光”和“纤”抱有疑问。这本书的内容,简直就像给我打开了一个全新的世界。我原以为光纤通信就是简单的将光信号传输过去,但这本书深入浅出地解释了光信号是如何编码、如何通过光纤传播,以及在传播过程中遇到的各种挑战和解决方案。它不仅仅是罗列技术名词,而是通过生动的比喻和形象的图解,让我这个非专业人士也能理解光在玻璃纤维中蜿蜒前行的奇妙旅程。 从光纤的诞生故事讲起,到不同类型光纤的特性对比,这本书都做得非常到位。我特别喜欢关于单模光纤和多模光纤的章节,它用了一个非常贴切的比喻,将单模光纤比作一条笔直的高速公路,信息能够畅通无阻地向前;而多模光纤则更像是一条曲折的小路,信息在里面会发生各种“反射”,速度和稳定性相对逊色。这种形象的描述,让我立刻抓住了核心区别,并且能够联想到它们各自的应用场景。更让我惊讶的是,书中还详细介绍了光纤的制造过程,从沙子提纯到拉制成细如发丝的玻璃纤维,整个过程充满了科技的魅力和精密的计算,让人感叹人类智慧的伟大。

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这本书的出版,对于我这样一个在通信行业摸爬滚打多年的技术人员来说,无疑是一场及时雨。我一直希望能有一本能够系统梳理光纤技术发展脉络,并深入剖析其核心技术和前沿应用的权威著作,而《光纤技术及应用》恰恰满足了我的需求。它不仅仅停留在概念层面,而是提供了大量的技术细节和工程实践经验,让我能够从更深层次理解光纤通信的运行机制。 书中关于光放大器的部分,让我对信号衰减的问题有了全新的认识。我过去只知道信号会衰减,但具体如何补偿,了解得并不深入。这本书详细介绍了掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理,以及它如何能够有效地放大光信号,克服传输损耗,从而实现超长距离的光通信。更让我惊喜的是,书中还探讨了拉曼放大器、光纤布里渊放大器等新兴的光放大技术,以及它们在不同场景下的优势和劣势。这些内容对于我进行网络设计和优化,具有极高的参考价值。而且,书中还对光纤通信系统的性能指标,如比特误率(BER)、信噪比(SNR)等进行了详尽的阐述,并给出了计算公式和分析方法,这对于我进行系统仿真和故障排除,非常有帮助。

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我一直认为,任何技术的进步,最终都应该服务于社会,提升人们的生活品质。《光纤技术及应用》这本书,在阐述技术原理的同时,也大量篇幅聚焦于光纤技术在各行各业的实际应用,让我感受到了科技的温度。 书中关于光纤通信在智慧城市建设中的应用,给我留下了深刻的印象。从智能交通系统的高速信息传递,到智慧医疗的远程诊断和手术指导,再到智能安防的实时监控和联动响应,光纤网络构成了这一切的“神经网络”。例如,在智能交通领域,书中介绍了如何利用光纤网络连接遍布城市的传感器、摄像头和交通信号灯,实现对交通流量的实时监测和优化调度,有效缓解交通拥堵。在智慧医疗方面,它展示了高清的医学影像和实时的生命体征数据如何在光纤网络上传输,使得远在千里之外的专家也能参与到手术中来。这些应用让我看到了光纤技术如何让我们的城市变得更智能、更便捷、更安全。

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作为一个对电子工程和通信原理有一定基础的读者,《光纤技术及应用》这本书为我提供了一个绝佳的学习平台,让我能够将所学的知识与光纤通信这一具体技术领域进行对接,从而深化理解。 书中关于光纤通信系统中信号处理的章节,让我对数据的编码、解码、调制和解调有了更清晰的认知。它详细介绍了各种调制格式,如NRZ(非归零码)、PAM4(四电平脉冲幅度调制)等,以及它们如何影响信号的传输效率和鲁棒性。我特别关注书中关于相干光通信的讲解,它利用光的振幅、相位和偏振等多个维度来承载信息,极大地提高了频谱利用率和传输速率。书中还深入探讨了相干光通信中所需的复杂信号处理算法,如数字信号处理(DSP),以及它们在克服传输损耗和色散等方面所起到的关键作用。这些内容对于我理解当前和未来的高速光通信系统,具有极其重要的意义。

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我一直对未来科技的发展趋势充满好奇,《光纤技术及应用》这本书,就像是一本为我描绘未来科技蓝图的指南。它不仅仅停留在现有技术的介绍,更着眼于未来光纤技术的发展方向和潜在应用。 书中关于下一代光通信技术的展望,让我眼前一亮。例如,关于超高速度传输的探索,书中提到了空分复用(SDM)技术,通过在光纤内部引入多个独立的空间模式来增加传输维度,从而实现单根光纤的容量提升。这让我看到了未来光纤通信打破现有瓶颈的希望。此外,书中还探讨了光子集成技术,将多个光器件集成到同一芯片上,实现光信号的生成、传输、调制和检测等功能,这有望大幅降低光通信设备的成本和功耗,推动光通信技术的普及。这本书让我相信,光纤技术远未达到其极限,未来还有巨大的创新空间和发展潜力,这让我对科技的未来充满信心。

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我原本以为,购买《光纤技术及应用》这本书,更多的是想了解一些关于光纤在网络通信中的基本原理。然而,这本书的深度和广度远远超出了我的预期,它触及了光纤技术最前沿的应用领域,让我对未来科技的发展有了更清晰的认识。书中关于光纤传感器的那部分内容,简直让我叹为观止。我从来没有想到,光纤除了传输信息,竟然还能用来“感知”世界。无论是测量温度、压力,还是监测位移、应力,光纤传感器都能以极高的精度和灵敏度完成任务。 书中对几个典型的光纤传感器的应用案例进行了详细的介绍,比如在桥梁、大坝等大型基础设施的健康监测,可以实时预警潜在的结构性问题;在航空航天领域,用于监测飞机发动机的温度和压力变化,保障飞行安全;甚至在医疗领域,用于微创手术的精确定位和监测。这些实际的应用场景,让我真切地感受到光纤技术是如何深刻地改变我们的生活,提升社会的运行效率和安全性。特别是关于分布式光纤传感技术,更是颠覆了我对传感器“点式”监测的固有印象,它能够实现“线式”监测,一次性获取沿线所有的信息,这种“一览无余”的能力,实在是太震撼了。

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我一直对各种新兴的通信技术抱有浓厚的兴趣,尤其是在5G时代,光纤通信的重要性越发凸显。《光纤技术及应用》这本书,恰好满足了我对光纤网络从入门到深入的探索需求。它以一种循序渐进的方式,将复杂的技术概念一一拆解,让我能够轻松理解。 书中对光纤接入网(FTTx)的详细介绍,让我对我们日常生活中所使用的宽带网络有了更清晰的认识。从光纤到户(FTTH)、光纤到楼(FTTB)到光纤到路边(FTTC),每一种方案的部署方式、优缺点以及适用场景都进行了详细的阐述。书中还分析了无源光网络(PON)和有源光网络(AON)的差异,以及它们在实际部署中的考量。这让我明白了为什么我家宽带速度会比邻居家快,也对运营商在网络建设中的策略有了更深的理解。此外,书中还探讨了未来光纤网络的发展趋势,例如城域网的光纤化、骨干网的超大容量传输等,让我对未来的网络生活充满了期待。

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