光纤通信(第5版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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GerdKeiser格尔德凯泽著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121277467

商品编码：26926311207

包装：平装

开本：16

出版时间：2016-03-01

内容介绍
本书系统地介绍了光纤通信的各方面知识。全书共14章，内容涵盖光纤传输原理和传输特性，半导体光源和光检测器的工作原理与工作特性，数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统，光放大器的工作原理和性能，WDM系统原理与器件，光网络与光交换，光纤通信系统的性能测量及管理。与前一版相比， 新增了GJ光调制格式、100 Gbps和400 Gbps链路、光纤的非线性效应、光子晶体光纤、高速通信中的前向纠错、光载射频（ROF）及光缆铺设等新内容。

目录
目 录D1章 光纤通信概述1.1 光通信的发展动力 1.1.1 光网络的发展历程 1.1.2 光纤的优点1.2 光频谱带 1.2.1 电磁能量 1.2.2 工作窗口和光频带1.3 分贝单位1.4 网络信息速率 1.4.1 电信信号复用 1.4.2 SONET/SDH复用体系1.5 光信道复用 1.5.1 WDM概述 1.5.2 偏振复用 1.5.3 模分复用 1.5.4 多芯光纤1.6 光纤通信系统的关键组件1.7 光通信网络的演进1.8 光纤通信标准1.9 仿真与建模工具 1.9.1 仿真工具的特征 1.9.2 图形编程语言 1.9.3 学生使用的程序举例1.10 总结习题习题解答（选）参考文献D2章 光纤：结构、 导波原理和制造2.1 光的性质 2.1.1 线偏振 2.1.2 椭圆偏振和圆偏振 2.1.3 光的量子特性2.2 基本的光学定律和定义 2.2.1 折射率 2.2.2 反射和折射 2.2.3 光的偏振分量 2.2.4 偏振敏感材料2.3 光纤模式和结构 2.3.1 光纤分类 2.3.2 光纤结构的变化 2.3.3 光射线和模式 2.3.4 阶跃折射率光纤结构 2.3.5 射线光学描述 2.3.6 介质平板波导中的波动描述2.4 圆波导的模式理论 2.4.1 模式概述 2.4.2 关键的模式概念的归纳 2.4.3 麦克斯韦方程组* 2.4.4 波导方程式* 2.4.5 阶跃折射率光纤中的波动方程* 2.4.6 模式方程* 2.4.7 阶跃折射率光纤中的模式* 2.4.8 线偏振模* 2.4.9 阶跃折射率光纤中的光功率流*2.5 单模光纤 2.5.1 结构 2.5.2 模场直径 2.5.3 单模光纤中的传播模 2.5.4 有效折射率2.6 梯度折射率光纤的结构 2.6.1 纤芯折射率结构 2.6.2 梯度折射率光纤的数值孔径 2.6.3 梯度折射率光纤的截止条件2.7 光纤材料 2.7.1 玻璃光纤 2.7.2 有源玻璃光纤 2.7.3 塑料光纤2.8 光子晶体光纤(PCF) 2.8.1 折射率导引PCF 2.8.2 光子带隙PCF2.9 光纤制造 2.9.1 外部汽相氧化法 2.9.2 汽相轴向沉积法 2.9.3 改进的化学汽相沉积法 2.9.4 等离子体激活化学汽相沉积法 2.9.5 光子晶体光纤制造2.10 光缆 2.10.1 光缆结构 2.10.2 室内光缆 2.10.3 室外光缆2.11 光缆铺设方法 2.11.1 直埋式铺设 2.11.2 光缆牵入管道 2.11.3 光缆气吹铺设 2.11.4 架空铺设 2.11.5 海底铺设 2.11.6 行业铺设标准2.12 总结习题习题解答（选）参考文献D3章 衰减和色散3.1 衰减 3.1.1 衰减单位 3．1．2 吸收损耗 3.1.3 散射损耗 3．1．4 弯曲损耗 3.1.5 纤芯和包层的损耗3.2 光纤中的信号畸变 3.2.1 色散概述 3.2.2 模式时延 3．2．3 色散起因 3.2.4 群时延 3.2.5 材料色散 3.2.6 波导色散 3.2.7 单模光纤中的色散 3.2.8 偏振模色散3.3 单模光纤性能 3.3.1 折射率分布 3.3.2 截止波长 3.3.3 色散计算 3.3.4 模场直径 3.3.5 弯曲损耗3.4 GJ标准 3.4.1 G.651.1建议 3.4.2 G.652建议 3.4.3 G.653建议 3.4.4 G.654建议 3.4.5 G.655建议 3.4.6 G.656建议 3.4.7 G.657建议3.5 特种光纤3.6 多芯光纤3.7 总结习题习题解答（选）参考文献D4章 光源4.1 半导体物理学基础 4.1.1 能带 4.1.2 本征材料和非本征材料 4.1.3 pn结 4.1.4 直接带隙和间接带隙 4.1.5 半导体器件的制造4.2 发光二J管（LED） 4.2.1 LED的结构 4.2.2 光源材料 4.2.3 量子效率和LED的功率 4.2.4 LED的调制4.3 半导体激光器 4.3.1 半导体激光器的模式和阈值条件 4.3.2 半导体激光器的速率方程 4.3.3 外量子效率 4.3.4 谐振频率 4.3.5 半导体激光器结构和辐射场型分布 4.3.6 单模激光器 4.3.7 半导体激光器的调制 4.3.8 激光器线宽 4.3.9 外调制 4.3.10 温度特性4.4 光源的线性特性4.5 发射机封装4.6 总结习题习题解答（选）参考文献D5章 光功率发射和耦合5.1 光源至光纤的功率发射 5.1.1 光源的输出分布 5.1.2 功率耦合计算 5.1.3 发射功率与波长的关系 5.1.4 稳态数值孔径5.2 改善耦合的透镜结构 5.2.1 非成像微球 5.2.2 半导体激光器与光纤的耦合5.3 光纤与光纤的连接 5.3.1 机械对准误差 5.3.2 光纤相关损耗 5.3.3 光纤端面制备5.4 LED与单模光纤的耦合5.5 光纤接头 5.5.1 连接方法 5.5.2 单模光纤的连接5.6 光纤连接器 5.6.1 连接器的类型 5.6.2 单模光纤连接器 5.6.3 连接器回波衰减5.7 总结习题习题解答（选）参考文献D6章 光检测器6.1 光电二J管的物理原理 6.1.1 pin光电二J管 6.1.2 雪崩光电二J管6.2 光检测器噪声 6.2.1 噪声源 6.2.2 信噪比 6.2.3 噪声等效功率6.3 检测器响应时间 6.3.1 耗尽层光电流 6.3.2 响应时间 6.3.3 双异质结光电二J管6.4 雪崩倍增噪声6.5 InGaAs APD结构6.6 温度对雪崩增益的影响6.7 光检测器比较6.8 总结习题习题解答（选）参考文献D7章 光接收机7.1 接收机工作的基本原理 7.1.1 数字信号传输 7.1.2 误码源 7.1.3 前置放大器7.2 数字接收机性能 7.2.1 误码率 7.2.2 接收机灵敏度 7.2.3 量子J限7.3 眼图 7.3.1 眼图的特征 7.3.2 BER和Q因子测量7.4 突发模式接收机7.5 模拟接收机7.6 总结习题习题解答（选）参考文献D8章 数字链路8.1 点到点链路 8.1.1 传输信号格式 8.1.2 系统考虑 8.1.3 链路功率预算 8.1.4 展宽时间预算 8.1.5 短波长带 8.1.6 单模光纤链路的损耗限制距离8.2 功率代价 8.2.1 色度色散代价 8.2.2 偏振模色散代价 8.2.3 消光比代价 8.2.4 模式噪声 8.2.5 模分配噪声 8.2.6 啁啾 8.2.7 反射噪声8.3 差错控制 8.3.1 误码检测概念 8.3.2 线性检错码 8.3.3 多项式码 8.3.4 前向纠错8.4 相干检测 8.4.1 基本概念 8.4.2 零差检测 8.4.3 外差检测 显示全部信息

璀璨光路：探索信息传输的未来 光，作为宇宙中最古老、最神秘的信使，自古以来便承载着人类探索未知、传递文明的使命。从烽火狼烟的远古信号，到电报的闪烁，再到电话的声波传递，人类从未停止过对信息传输速度和容量的追求。而在现代社会，随着信息爆炸式增长和数字化浪潮的席卷，我们对信息传输的要求已远超乎想象。就在此刻，一股无形的力量正以近乎光速穿梭于我们看不见的角落，支撑起全球互联的庞大网络——那就是光纤通信。 “璀璨光路：探索信息传输的未来”并非仅仅是一本书的书名，它更是一种对现代通信技术发展方向的深刻洞察，一份对未来信息社会无限可能的憧憬。本书将带领读者，以一种全新的视角，深入探究那些支撑起我们数字生活的“幕后英雄”——光纤通信的奥秘。我们不再满足于仅仅了解“能上网”、“能打电话”这些表面的功能，而是要揭开其背后那层层精巧的技术设计，理解信息是如何以光的形式，穿越数千公里，触及世界每一个角落。 穿越千年的信息洪流，光如何成为终极信使？ 纵观人类信息传递的历史，从最初的口耳相传、图画符号，到纸张、印刷术的出现，再到电磁波的发现和电信号的运用，每一次技术的飞跃都极大地拓展了人类的交流边界。然而，随着信息量的激增和传输距离的延伸，传统的电信号传输方式逐渐显露出其固有的局限性：信号衰减快、传输速率低、易受电磁干扰等问题，使得信息的损耗和失真成为难以逾越的障碍。 直到20世纪60年代，科学家们基于对光波特性的深入研究，提出了利用光波作为信息载体的革命性设想。光，具有极高的频率，这意味着它能够携带海量的信息；同时，光在真空或玻璃纤维中的传播损耗极低，且不受电磁干扰，这为实现超远距离、超高速的信息传输提供了可能。正是基于这一理念，光纤通信的概念应运而生，并迅速发展成为当今信息时代无可争议的基石。 本书将从最基础的光学原理出发，逐步深入到光纤通信的核心技术。我们会探讨光是如何在玻璃纤维中“跳跃”前行的，这其中蕴含着哪些精妙的物理现象？例如，“全内反射”这一看似简单的光学原理，如何成为光纤导光的核心机制？我们将详细剖析光纤的结构，从纤芯到包层，再到保护层，每一个组成部分都扮演着至关重要的角色，共同塑造了光信号的传播路径。从单模光纤到多模光纤，不同类型光纤的特性差异及其适用场景，也将得到细致的阐述。 编码、调制、解调：让光“说话”的艺术 光本身是一种物理现象，如何让它承载着人类丰富的信息，并使其在传输过程中不被“误解”？这就需要一系列复杂的编码、调制和解调技术。本书将深入浅出地解释这些至关重要的环节。 我们将首先介绍数字信号的表示方式，以及如何将模拟信息（如声音、图像）转化为数字信号。随后，重点将放在调制（Modulation）技术上。调制，顾名思义，就是将信息信号“嫁接”到光载波上。我们将详细讲解不同类型的光调制技术，例如： 强度调制（Intensity Modulation, IM）： 这是最基本的光调制方式，通过改变光源的输出光强度来代表不同的信息码元。它简单易实现，但效率相对较低。 相位调制（Phase Modulation, PM）和频率调制（Frequency Modulation, FM）： 这些技术通过改变光载波的相位或频率来编码信息，能够提高传输效率和抗干扰能力。 更高级的调制格式： 随着技术的发展，我们还将探讨如QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）、PSK（Phase-Shift Keying，相移键控）等更复杂的调制方式，它们能够在有限的带宽内承载更多的数据，是现代高速光通信的关键。 紧接着，我们会转向解调（Demodulation）。在光信号经过漫长的旅途到达接收端后，接收器需要将承载着信息的“光信号”还原成可以被人类理解的电信号。这个过程同样至关重要，它依赖于精确的光电探测器和高效的信号处理算法。我们将介绍不同类型的光电探测器，如PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD），以及它们的工作原理。 此外，编码（Encoding）技术在光纤通信中也扮演着不可或缺的角色。它涉及到在传输前对数据进行预处理，例如纠错编码，以确保即使在信号传输过程中出现一定程度的损耗或噪声，接收端也能准确地恢复原始数据。我们会讨论一些常见的纠错编码方案，以及它们在光纤通信系统中的应用。 超越距离的限制：光信号的增强与中继 虽然光纤本身的损耗已远低于传统电缆，但当信息需要跨越长距离传输时，信号的衰减仍然是一个不可忽视的问题。这就催生了光放大器（Optical Amplifier）和光电再生中继（Regenerative Repeater）等关键技术。 本书将深入剖析光放大器的原理。其中，掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA）是光纤通信领域最为重要的一项发明之一。我们将详细阐述EDFA的工作机理，以及它如何在高效率地放大光信号的同时，最小化信号的失真。这使得信息可以在不经过多次“电-光-电”转换的情况下，直接在光域进行放大，极大地提升了通信系统的效率和性能。 对于更长距离的传输，或者在需要精确恢复信号的场合，光电再生中继仍然是必不可少的。我们将解释这种技术的工作流程：将衰减的光信号先转换为电信号，经过整形、判决等步骤去除噪声和失真，再重新转换为光信号发射出去。虽然相比光放大器过程更为复杂，但再生中继能够提供更高质量的信号恢复，是长距离、大容量通信网络的重要组成部分。 多路复用：让一条光纤承载万千信息 想象一下，一条细细的光纤，却能同时传输成千上万个电话通话、数百万个互联网数据包。这是如何实现的？答案在于多路复用（Multiplexing）技术。本书将详细介绍几种主流的多路复用方式： 波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）： 这是光纤通信领域最核心的多路复用技术之一。它利用光具有不同波长（颜色）的特性，将多个不同波长的光信号叠加到同一根光纤中传输。每个波长代表一条独立的通信信道。我们将深入探讨WDM的原理、不同类型的WDM系统（如粗波分复用CWDM和密集波分复用DWDM），以及实现WDM的关键器件，如波长选择开关和合波/分波器。 时分复用（Time Division Multiplexing, TDM）： 这种技术是将不同的数据流分配到时间上的不同时隙进行传输。在每个时间段，只有一条数据流占据整个信道。我们将介绍TDM的工作原理，以及它在光纤通信系统中的应用。 频分复用（Frequency Division Multiplexing, FDM）： 虽然在光域的应用相对较少，但FDM的基本概念——将不同的信号分配到不同的频率上进行传输——在通信领域具有普遍意义，我们也会简要提及。 通过对这些多路复用技术的深入解析，读者将能够深刻理解为什么光纤通信能够实现如此高的传输容量，真正感受到“信息高速公路”的强大能力。 从基础到前沿：光通信的未来展望 “璀璨光路：探索信息传输的未来”不仅是一次对现有光纤通信技术的全面梳理，更是一次对未来通信发展趋势的展望。本书将带领读者走进光纤通信的前沿领域： 下一代光通信网络： 随着5G、物联网、人工智能等技术的飞速发展，对通信带宽和时延的要求将越来越高。我们将探讨下一代光通信网络的设计理念，包括超高速传输、低时延通信、灵活的网络架构等。 新型光纤技术： 除了传统的玻璃光纤，新型光纤材料和结构的研究也在不断推进，例如空芯光纤、塑料光纤等，它们在特定场景下可能展现出独特的优势。 光子集成技术： 将多个光器件集成到同一芯片上，有望实现更小巧、更高效、更低功耗的光通信模块，是未来光通信发展的关键方向。 量子通信与光纤的结合： 量子通信作为一种具有革命性安全性的通信方式，与光纤通信的结合，将为信息安全带来全新的保障。 本书的目标是为读者构建一个全面、深入、引人入胜的光纤通信知识体系。无论是对信息技术感兴趣的初学者，还是希望深化专业知识的工程师和学生，都能从中获得启发和收获。让我们一同踏上这场穿越“璀璨光路”的探索之旅，去理解信息是如何以光的形式，跨越时空，连接你我，塑造着我们日益互联的数字世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和排版简直是一场灾难，完全没有考虑到读者的阅读体验。那些粗糙的线条图，很多细节都模糊不清，让人看了就头疼。更不用说那些密密麻麻的文字了，字号小得可怜，行间距也窄得离谱，长时间阅读眼睛简直要废掉。感觉编排人员根本就没有用心去做，像是随便把一些零散的资料堆砌在一起，然后就拿来卖钱了。我花了不菲的价钱买这本书，结果却只能在折磨自己和放弃之间挣扎，这体验真是太糟糕了。我平时也算是个阅读爱好者，也接触过不少专业书籍，但像这样连最基本的排版都如此敷衍的书，我还是头生一次见。希望未来的版本能在这方面有所改进，至少让读者能舒服地读下去，而不是在和印刷质量进行一场艰苦卓绝的斗争。总而言之，这本书的视觉呈现效果，可以说是非常令人失望的，甚至可以说是一种视觉上的“折磨”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度真的让我大开眼界，很多概念的阐述都非常鞭辟入里。作者似乎能够洞察到读者可能存在的困惑点，然后层层递进地进行讲解，最终将复杂的原理剖析得清晰透彻。我特别喜欢它对一些关键物理现象的类比说明，虽然是抽象的概念，但经过作者的巧妙比喻，瞬间就变得生动形象，更容易理解和记忆。而且，这本书并没有停留在理论层面，它还联系了实际的工程应用，时不时地会提到一些当前业界正在面临的技术挑战和解决方案。这种理论与实践相结合的写作方式，让我觉得这本书非常有价值，不仅仅是学习知识，更能启发我的思考，让我对未来的发展方向有一个更宏观的认识。读完一些章节后，我会有一种豁然开朗的感觉，觉得那些曾经模糊不清的知识点，现在都变得清晰起来，甚至能举一反三。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论体系的构建上，我认为做得相当出色。它没有跳跃式地讲解，而是从最基础的概念入手，一步步建立起完整的知识框架。作者在逻辑编排上非常严谨，每个章节之间的过渡都很自然，仿佛是在讲述一个完整的故事。我发现，当我对某个概念感到困惑时，只要耐心读下去，后面的章节往往会给出更详细的解释，或者通过新的例子来印证之前的论点。这种循序渐进的学习方式，对于我这种非专业背景的读者来说，简直是福音。它让我能够一步一个脚印地深入理解，而不是被大量的专业术语和复杂的公式吓退。此外，书中对一些历史发展脉络的梳理也很有帮助，了解了来龙去脉，才能更好地理解当前的理论体系是如何形成的。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在理论深度和广度上都达到了一个相当的高度，但有些部分的讲解方式实在让人难以恭维。某些章节的论述过于晦涩，语言风格也显得异常枯燥，像是在念枯燥的学术论文，而不是在与读者进行知识的交流。举个例子，在讲解某个关键参数时，作者用了大篇幅的数学推导，虽然严谨，但却忽略了对这些参数物理意义的直观解释，导致我花了很长时间才弄明白它到底代表什么。而且，书中的案例分析似乎也显得有些陈旧，很多例子都是几年前甚至十几年前的技术，对于当下日新月异的通信领域来说，参考价值有限。我期望看到更多贴近当前技术前沿的案例，以及更具启发性的讨论，而不是仅仅停留在基础理论的重复。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格实在有些令人头疼，充满了大量生硬的专业术语，而且很多地方的翻译也显得不够地道，读起来总有一种别扭的感觉。我感觉作者更像是写给同行看的，而不是考虑到了更广泛的读者群体。很多时候，为了理解一个句子，我需要反复查阅字典和相关的背景资料，这极大地影响了我的阅读效率和学习的连贯性。我希望在未来的版本中，能够看到更清晰、更易懂的语言表达，或者至少为那些非专业读者提供一些必要的解释和铺垫。有时候，一个简单的比喻或者更通俗的说法，就能让复杂的概念变得容易理解，但这本书似乎在这方面做得远远不够。总而言之，阅读体验在语言层面，可以说是相当不友好的。