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武保剑文峰 著

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• 信息技术
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030570154

商品编码：29337106287

出版时间：2018-05-01

作  者:武保剑,文峰 著 定  价:68 出 版 社:科学出版社 出版日期:2018年05月01日 页  数:182 装  帧:平装 ISBN:9787030570154 ●第1章 绪论 1
●1.1 光纤通信的发展 1
●1.1.1 四个发展阶段 1
●1.1.2 未来发展趋势 3
●1.2 光调制与接收 5
●1.3 信号再生技术 6
●1.3.1 光纤非线性效应 7
●1.3.2 全光再生实现 8
●1.4 本书内容安排 8
●参考文献 9
●第2章 光信号收发技术 11
●2.1 光纤通信系统 11
●2.2 光发送机 13
●2.2.1 半导体光源 13
●2.2.2 光发送机组成 16
●2.2.3 直接调制特性 17
●2.2.4 自动控制电路 19
●2.3 间接光调制器 21
●2.3.1 电光调制器 21
●2.3.2 电吸收调制器 27
●部分目录

内容简介

光调制与再生技术是光纤通信系统的两大核心课题，近些年来伴随着偏振复用四相相移键控调制格式的商业化应用，骨干网络信号速率已从10G/40G提升到100G，并有望向400G甚至是1T方向进发。针对大容量光纤通信网络的发展需求，新型调制方式和全光再生技术成为各国科研机构的主要研究方向。本书共分9章，前5章从光通信收发系统、光波导处理器件、光场的数字和模拟调制技术角度介绍新型光调制技术及其在现代光通信系统中所起到的重要作用；后面4章主要介绍全光再生技术的近期新成果，涉及到OOK信号的全光再生、面向高阶调制信号的再生技术、波分复用信号的多通道再生以及新型光器件中的再生探索。

《光波的舞动：信息传输的奥秘与未来》 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量数据的洪流所裹挟。从远隔重洋的视频通话，到指尖轻触即可获取的全球资讯，再到支撑起现代社会运转的无数网络节点，这一切的流畅与高效，都离不开一个核心的物理现象——光的传播。本书将带您深入探索光波如何在无形之中承载着日益增长的信息量，揭示其背后蕴含的深刻科学原理与前沿技术。 第一篇：光的基础：从波动到粒子 在深入探讨光如何传递信息之前，我们必须先理解光的本质。本书将首先回顾光学发展史上的重要里程碑，从古人对光的朴素认知，到牛顿的粒子说，再到惠更斯的波动说，以及最终由麦克斯韦方程组统一了电与磁，宣告了光的电磁波本质。我们会详细解析光的干涉、衍射、偏振等波动特性，这些现象不仅是理解光为何能承载信息的基础，也是现代光学器件设计的重要依据。 接着，我们将转向量子力学的视角，介绍光电效应、普朗克常数等概念，理解光作为一种能量单元——光子的存在。粒子与波动的二象性，是量子世界最迷人的特性之一，也是解释许多光学现象的关键。我们将探讨不同波段光子的能量差异，以及它们与物质相互作用的机制，这为后续的光源、探测器等技术奠定了理论基础。 第二篇：光与信息的交织：编码与传播的艺术 一旦我们对光的本质有了清晰的认识，就可以开始审视光如何被“赋予”信息。本书将详细介绍信息在光信号中编码的各种方式。这包括最基础的模拟信号调制，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM），以及它们在光学系统中的实现方式。虽然模拟调制在现代高速通信中已逐渐被数字调制取代，但理解其原理有助于我们把握信息传输的演进脉络。 更重要的是，我们将聚焦于当今数字通信的基石——数字调制技术。这里，我们将深入剖析不同类型的数字调制方式，例如： 幅度键控（ASK）：通过改变光信号的强度来代表二进制的“0”和“1”。虽然简单，但对噪声较为敏感。 频率键控（FSK）：通过改变光信号的频率来代表不同的数据。在光学领域，这通常通过改变激光器的发射频率来实现。 相位键控（PSK）：通过改变光信号的相位来代表数据。这是许多现代高速通信系统中常用的技术，如BPSK、QPSK等，它们能在有限的带宽内承载更多信息。 正交幅度调制（QAM）：这是目前最先进、最高效的调制技术之一，它同时调制光的幅度和相位，显著提高了频谱效率，使得单通道的数据传输速率得到了极大的提升。我们将详细介绍QAM的原理，以及不同阶数的QAM（如16-QAM, 64-QAM, 256-QAM）如何实现信息量的指数级增长。 在编码之后，光信号如何跨越遥远的距离而不失真？本书将详细介绍光纤通信的原理。我们会从光纤的结构入手，包括纤芯、包层以及它们不同的折射率是如何利用全内反射原理引导光信号传播的。接着，我们将探讨光纤中的几种关键损耗机制，如吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗，以及如何通过材料选择和工艺优化来最小化这些损耗。 此外，信号在传输过程中会逐渐衰减和变形，这被称为“信号失真”。本书将深入探讨导致信号失真的主要原因，如模式色散、材料色散和波导色散。这些色散效应会使得不同波长或不同模式的光信号以不同的速度传播，导致脉冲展宽，最终影响信号的准确接收。我们将介绍如何通过设计特殊结构的光纤（如零色散位移光纤、色散补偿光纤）或采用色散补偿技术来克服这些挑战。 第三篇：光信号的增强与优化：驱动信息流的引擎 尽管光纤传输损耗和色散得到了有效控制，但信号在长距离传输后仍会显著衰减。如何“修复”这些衰减的光信号，使其能够继续传播，是光通信系统的核心问题之一。本书将详细阐述光信号放大技术。 光纤放大器：这是目前最主流的光信号放大技术。我们将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA），解释其工作原理，包括掺铒离子如何在高功率泵浦光的激励下实现粒子数反转，并与信号光发生受激辐射，从而放大信号。我们还将提及其他类型的光纤放大器，如掺镌光纤放大器（EDFA）和掺镨光纤放大器（PoFA），以及它们各自的适用波段和应用场景。 半导体光放大器（SOA）：与EDFA相比，SOA具有体积小、易于集成等优点，同样在特定场合发挥着重要作用。我们将分析SOA的工作原理，以及它在光分组交换、光逻辑器件等领域的应用潜力。 除了放大，提高光信号的质量也至关重要。本书将深入探讨提高信噪比（SNR）和误码率（BER）的先进技术。 先进的调制与解调技术：除了前面提到的QAM等，我们还将介绍相干检测技术。相干检测利用本地振荡器（LO）光与接收到的信号光进行干涉，能够精确恢复信号的幅度和相位信息，大大提高了接收灵敏度和抗噪声能力。这将引领我们进入更高阶的调制格式和更复杂的信号处理算法。 信号处理与均衡技术：即使经过放大和相干检测，信号仍然可能存在残留的失真。本书将介绍数字信号处理（DSP）在光通信中的应用，包括如何在接收端通过复杂的算法对信号进行均衡，补偿色散和其他非线性效应，从而进一步提升信号质量和系统容量。 第四篇：光通信的未来展望：速度、容量与智能 本书的最后一篇将目光投向光通信技术的未来发展方向。随着全球数据流量的爆炸式增长，对传输速率和容量的需求将不断攀升。 空分复用（SDM）：为了突破单模光纤的容量极限，空分复用技术应运而生。它利用光纤中的多个空间模式或多芯结构，实现多路信号在同一根光纤中并行传输，从而指数级地提升光纤容量。我们将详细介绍多模光纤（MMF）的模式特性，以及多芯光纤（MCF）和多芯多模光纤（MCMF）的设计与应用。 光网络智能化：未来的光网络将不再仅仅是“管道”，而是具备智能化的网络。本书将探讨软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）如何应用于光网络，实现网络的灵活调度、按需配置和自动化管理。我们还将触及人工智能（AI）在光网络优化、故障预测和故障排除方面的潜在应用，构建更具韧性和效率的光通信系统。 新的传输介质与技术：除了传统光纤，本书还会展望其他潜在的光信号传输介质和前沿技术，例如自由空间光通信（FSO）在短距离、点对点通信中的应用，以及量子通信领域的发展，它为信息传输带来了前所未有的安全性和效率。 结语 《光波的舞动：信息传输的奥秘与未来》是一次关于光与信息的探索之旅。它从最基础的光学原理出发，逐步深入到复杂的信息编码、高速的传输技术，再到对未来光通信的畅想。无论您是光学领域的专业研究者，还是对信息技术充满好奇的技术爱好者，亦或是希望了解现代通信如何运作的普通读者，本书都将为您打开一扇通往光信息世界的大门，让您深刻理解我们所处信息时代背后的强大驱动力——光的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

看到《光调制与再生技术》这个书名，我第一时间联想到的是那种严谨的、偏向于物理和工程理论的教科书。所以，在阅读之前，我的预期是它会深入探讨光的电光效应、波导理论、以及如何设计高效的光调制器（比如Mach-Zehnder、铌酸锂调制器等）的底层物理机制。我尤其期待能看到关于高速调制器中电光系数优化、驱动电路设计，以及如何在光纤通信系统中实现低损耗、高带宽调制的详细分析。如果它能涵盖硅光子学中基于载流子效应或自由载流子吸收的调制技术，那就更好了，毕竟这是当前集成光子学研究的热点。我希望书中能提供大量的数学推导和实验数据支撑，帮助读者理解从理论模型到实际器件性能的转化过程，而不是仅仅停留在概念层面。如果能在仿真建模方面给出一些指引，比如使用Lumerical或COMSOL等工具进行仿真，那这本书的实用价值就更大了。我对书中关于噪声分析和系统级性能评估的部分也抱有很高的期望，毕竟在实际系统中，如何将调制器的非线性失真和相位噪声控制在可接受范围内，是决定系统性能的关键瓶颈之一。总的来说，我希望它是一本能够扎实构建光通信核心器件物理基础的权威著作。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我立刻翻阅了目录，发现它似乎更侧重于信号处理和系统层面的“再生”概念。这和我想象中那种纯粹聚焦于光波调制物理特性的书籍有了明显的差异。我原以为会看到大量关于激光器线宽、啁啾参数的讨论，但这本书似乎更关注信号的“健康度”——如何在长距离传输或多级处理后，如何准确地恢复出原始的数字信息。这让我开始好奇它对“再生”的定义，是偏向于光电恢复（OEO）还是全光再生技术？如果是后者，我非常期待能看到关于光孤子、自相位调制（SPM）或交叉相位调制（XPM）在信号整形和抖动抑制方面的应用。我希望书中能详细阐述如何利用非线性光纤特性来实现时域上的信号清理，比如利用光孤子在特定条件下可以抵抗损耗和色散的特性进行自恢复。此外，如果能结合最新的相干检测技术，讨论如何利用先进的数字信号处理（DSP）算法来补偿传输中的损伤，并将其融入到“再生”的框架中，那么这本书的价值将大大提升。这种系统优化的视角，比单纯的器件物理研究更贴近现代高速光网络的实际需求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常出乎我的意料，它似乎并不像一本硬核的工程技术手册，而更像是一本面向初学者的入门读物，或者说是一本侧重于概念梳理的综述性质的书籍。我期待的那些复杂的偏微分方程、能级跃迁矩阵，或者复杂的集成电路图几乎没有出现。相反，书中花费了大量的篇幅来解释“为什么”需要调制和“为什么”需要再生，用了很多类比和图示来构建读者的直观理解。例如，在介绍调制时，它似乎更多地从信息论的角度出发，讨论了香农极限和信噪比的基本概念，而不是深入到特定材料的电光系数。而在谈到再生时，它可能更多地强调了信号的“完整性”和“可读性”，而非具体的器件架构。这种风格对于刚刚接触这个领域的学生来说可能非常友好，能够快速建立一个宏观的认知框架。但是，对于一个寻求解决具体工程难题的资深工程师而言，这本书可能略显“轻量”，缺乏那种能直接应用于设计和调试的深度细节和参数参考。我希望它能在概念清晰的基础上，至少提供一些关键公式的推导过程，哪怕是简化的模型。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的章节安排感到困惑，它似乎在“光调制”和“再生技术”之间建立了一种比较松散的联系，而不是一个线性的、递进的技术演进路线图。例如，我发现其中一章可能在讨论高阶调制格式（如QAM），而下一章可能突然跳跃到光纤中瑞利散射对信号的随机扰动，然后紧接着又回到了如何通过光电混合方法来降低误码率。这种结构使得知识的串联感不够强。我本来预期会看到一个清晰的脉络：从基础光源与载波的产生，到如何将数据加载到光波上（调制），再到光在介质中传输（损伤），最后到如何从受损信号中提取原始信息（再生）。这本书似乎更像是一个领域内热门技术点的集合，而非一个系统性的知识体系。这让我感觉在阅读过程中需要不断地在不同主题间切换思维模式，难以形成一个连贯的、自洽的知识结构。如果它能更聚焦于某种特定应用场景（比如海底光缆、数据中心互联），并围绕该场景深入探讨调制和再生的协同优化，或许会更有条理。

评分☆☆☆☆☆

从排版和引用来看，这本书的出版年代似乎有些久远，或者说它更偏向于对经典理论的总结而非最新的前沿进展。我注意到书中引用的许多关键实验和器件突破都停留在上一个技术迭代周期，例如，对于先进的相干接收技术和硅光调制器的描述相对简略，几乎没有提及近年来在集成度、功耗效率方面取得的突破性进展。我原本期待书中能有一章专门讨论基于MZI阵列的波束成形技术在相控阵光通信中的应用，或者探讨新型半导体激光器（如DFB或DBR）在超低噪声调制方面的潜力。然而，这本书给我的感觉是它提供了一个非常坚实的、基于传统电信波段（如1550nm窗口）和成熟器件（如铌酸锂）的理论基础。这对于理解历史演进和基础原理是有益的，但对于希望了解当前业界最尖端技术状态的读者来说，它缺乏必要的“时效性”。它更像是一部优秀的“奠基之作”，而非一部反映“现役技术”的参考指南。