光纤通信(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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董天临 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302276869

商品编码：29658059402

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名：光纤通信(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：29.00元

作者：董天临

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787302276869

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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内容提要

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　　随着光纤通信技术的不断发展和日趋成熟，光纤通信的有关内容日益增加。《光纤通信》对外涉及光纤通信的大量资料进行了提炼，突出光纤通信的物理原理与技术基础，介绍了光纤通信的基本元器件和设备以及光纤链路和基于TCP／IP的信息体制的光纤网。本书内容较精简，有利于以较少学时取得较好的教学效果，可作为电子信息工程和通信工程及其他有关专业的本科生教材，也可供光纤通信方面的研究生、工程技术人员、科研人员和管理人员参考。

目录

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章　绪论
　1．1对光纤通信认识的历程
　1．1．1现代光纤通信的发展
　1．1．2我国光纤通信的发展
　1．2光纤通信的系统组成及其优势
　1．3光纤及其制造工艺简介
　1．4内容简介
　习题
第2章　物理原理与技术基础
　2．1光波导
　2．1．1平面介质光波导
　2．1．2光纤的模式
　2．2载波、调制和多路复用
　2．2．1载波传播
　2．2．2信号和调制
　2．2．3多路复用
　2．3光波导中模式的相互作用
　2．3．1介质微扰与模耦合
　2．3．2周期微扰
　2．3．3同向耦合与反向耦合
　2．3．4分布反射与分布反馈
　2．4光脉冲在光纤中的传播
　2．4．1基本传播方程
　2．4．2色散和脉冲展宽
　2．4．3光纤孤子
　2．5光纤的非线性效应
　2．5．1光纤非线性效应的产生
　2．5．2非线性折射率
　2．5．3四波混频
　2．5．4受激拉曼散射
　2．5．5受激布里渊散射
　2．6光检测、光放大和光
　2．6．1自发辐射、受激吸收和受激辐射
　2．6．2p-n结及其光电特性
　2．6．3光自激振荡
　2．7几种导波光学器件的基本原理
　2．7．1定向耦合器
　2．7．2mach—zehnder(m—z)干涉仪
　2．7．3声光器件
　习题
第3章　基本元器件和设备
　3．1光纤
　3．1．1石英光纤
　3．1．2新型光纤
　3．1．3光纤的损耗
　3．1．4光纤的色散特性
　3．2光路元件
　3．2．1光纤活动连接器
　3．2．2光衰减器
　3．2．3光隔离器
　3．3网络元器件和设备
　3．3．1下层元件
　3．3．2网络功能
　3．3．3网络节点设备
　3．4光收发器
　3．4．1半导体光源
　3．4．2光检测器
　3．4．3光调制器
　3．5光放大器
　3．5．1半导体光放大器
　3．5．2掺铒光纤放大器
　3．5．3光纤拉曼放大器
　3．5．4其他光放大器
　3．5．5光放大器的性能比较
　习题
第4章　光纤链路
　4．1光发送和光接收
　4．1．1光发送
　4．1．2数字光接收
　4．2光纤链路设计
　4．2．1设计步骤
　4．2．2功率估算
　4．2．3带宽估算
　4．2．4链路功率代价
　4．3波分复用链路
　4．3．1光放大器的应用
　4．3．2信号、噪声和串扰
　4．3．3设计要点
　4．4色散控制
　4．4．1色散补偿
　4．4．2色散管理
　4．4．3偏振模色散的影响和补偿
　习题
第5章　光纤网
　5．1光纤以太网
　5．1．1光纤局域网的发展和标准体系
　5．1．2以太网的系统结构
　5．1．3器件损耗限制的估算
　5．1．4千兆以太网
　5．2ip over wdm光纤网
　5．2．1ip over dwdm结构
　5．2．2主要技术问题
　5．3波长路由光网络
　5．3．1基本概念
　5．3．2路由与波长分配
　5．3．3逻辑路由网络的rwa问题
　习题
第6章　新技术进展
　6．1高速链路
　6．1．1wdm
　6．1．2wdm／otdm混合传输
　6．1．3光子集成(pic)和光电子集成(oeic)
　6．2光纤网节点
　6．3智能联网
　6．4光节点技术
　6．4．1光子交换
　6．4．2新型元器件
　6．5几种发展中的新技术
　6．5．1相干光通信
　6．5．2光孤子通信
　6．5．3光量子通信
　6．5．4光子学与光信号处理
　习题
　部分习题答案
参考文献
　　

作者介绍

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文摘

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序言

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《光纤通信》 课程背景与重要性 在信息爆炸的时代，通信技术的飞速发展是社会进步的重要驱动力。而光纤通信，作为现代通信的基石，以其高带宽、低损耗、抗干扰能力强等卓越特性，彻底改变了信息传输的格局。从互联网的骨干网到家庭宽带，再到5G、6G网络的部署，光纤通信无处不在，支撑着我们日益增长的信息需求。因此，深入理解光纤通信的原理、技术与应用，对于培养合格的信息与通信工程人才至关重要。 本书内容概述 本书力求全面、系统地介绍光纤通信的基本理论、关键技术、系统组成及其发展趋势。我们不仅关注理论的深度，更注重与实际工程应用的紧密结合，旨在帮助读者建立起扎实的专业知识体系，并具备解决实际问题的能力。 第一部分：光纤通信基础理论 本部分将从最基础的物理原理出发，为读者构建光纤通信的知识框架。 光的基本性质与光学基础： 在深入讲解光纤通信之前，有必要回顾和梳理一些基础的光学概念。我们将介绍光的电磁波理论，包括光的频率、波长、相位等基本参数，以及光的传播方式，如反射、折射、衍射和干涉。这些基本概念是理解光在光纤中传输行为的关键。我们将重点阐述全反射原理，这是光纤作为光波导的核心物理机制。通过详细的公式推导和图示讲解，读者将深刻理解全反射的条件以及其在光纤传光中的作用。 光纤的结构与传光机理： 光纤作为光信号传输的媒介，其结构和材料特性直接影响着通信系统的性能。我们将详细介绍不同类型光纤的结构，包括纤芯、包层和涂覆层。重点分析单模光纤和多模光纤的结构差异及其对传输特性的影响。深入探讨光在光纤中的传播模式，包括基模和高次模，以及模式的形成和演化。我们将通过数学模型和仿真方法，分析不同模式的传播速度和损耗，揭示模式色散的产生机理。 光纤的损耗与色散： 任何传输媒介都不可避免地存在损耗，光纤也不例外。本书将详细分析光纤中的各种损耗机制，包括吸收损耗、散射损耗（瑞利散射、米氏散射）和弯曲损耗。我们将定量分析各种损耗的来源和影响因素，并介绍如何通过选择合适的光纤类型和优化制造工艺来减小损耗。色散是限制光纤通信系统传输速率和距离的关键因素。我们将全面介绍光纤中的主要色散类型，包括材料色散、波导色散和偏振模色散。通过详细的理论推导和实例分析，读者将掌握各种色散的计算方法和抑制技术，例如通过设计特殊构造的光纤（如色散位移光纤、零色散位移光纤）或使用色散补偿技术来提高传输性能。 第二部分：光纤通信系统的关键器件 光纤通信系统是一个复杂的集成系统，由一系列高性能的光电器件组成。本部分将重点介绍这些核心器件的工作原理、性能指标和应用。 光源： 光源是光纤通信系统的“心脏”，负责产生光信号。我们将详细介绍两种主要的光源类型：激光器和发光二极管（LED）。重点分析半导体激光器（如DFB激光器、FP激光器）的工作原理、输出特性（如波长、功率、谱宽）及其在不同应用场景下的选择依据。同时，也将介绍LED作为光源的特点和局限性。 光探测器： 光探测器负责将接收到的光信号转换成电信号，是系统的“耳朵”。我们将深入讲解PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理、响应速度、灵敏度、量子效率等关键参数。通过对比分析PIN管和APD的优缺点，帮助读者理解它们在不同速率和传输距离系统中的应用。 光调制器： 光调制器将电信号编码到光信号上，实现信息的传输。我们将介绍外调制和内调制的概念，并重点讲解几种主流的光调制技术，如强度调制（AM）、相位调制（PM）和频率调制（FM）。详细分析电光调制器（如马赫-曾德尔调制器）和声光调制器的工作原理、插入损耗、消光比等关键性能指标。 光放大器： 为了补偿光信号在传输过程中的损耗，光放大器是必不可少的。我们将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、增益、噪声系数、饱和输出功率等关键性能。同时，也将简要介绍其他类型的光放大器，如半导体光放大器（SOA）和拉曼放大器，并分析它们的特点和适用范围。 光开关与光复用/解复用器： 在复杂的光纤网络中，光开关用于实现光路的切换，而光复用/解复用器则用于在同一根光纤上传输多个信号。我们将介绍不同类型光开关的原理，如热光开关、电光开关、微机电系统（MEMS）开关，并分析其响应时间、插入损耗和串扰等性能。同时，详细讲解波分复用（WDM）技术，包括密集波分复用（DWDM）和粗波分复用（CWDM），以及相应的复用器和解复用器的结构与工作原理。 第三部分：光纤通信系统设计与应用 本部分将从系统层面出发，讨论光纤通信系统的组成、设计原则以及在不同领域的实际应用。 光纤通信系统的组成与架构： 我们将描绘一个典型的光纤通信系统框图，详细介绍其各个组成部分，包括发送端、传输线路、接收端以及网络管理系统。我们会深入分析不同系统架构，如点对点系统、环形网络、星形网络以及更复杂的骨干网和接入网结构。 数字传输系统： 现代光纤通信主要采用数字传输方式。我们将详细介绍数字信号的编码、解码、信道编码、纠错编码等技术，以及它们在提高传输可靠性方面的重要作用。我们将深入分析码型变换（如NRZ、RZ）、比特定时恢复、时钟同步等关键技术。 传输性能指标与系统设计： 系统的性能由多种指标共同决定，如误码率（BER）、信噪比（SNR）、传输距离、传输速率等。我们将详细介绍这些指标的定义、计算方法以及它们之间的相互关系。在此基础上，我们将讨论光纤通信系统的设计流程，包括链路预算的计算、器件的选择、系统的优化等，旨在指导读者如何设计出满足特定性能要求的光纤通信系统。 波分复用（WDM）系统： WDM技术是提高光纤传输容量的最有效手段之一。我们将详细介绍DWDM和CWDM的原理、系统构成、关键器件（如可调谐激光器、光栅、滤波器）及其在长距离传输和城域网中的应用。我们将分析WDM系统的设计挑战，如通道间隔、功率平衡、色散补偿等。 光纤接入网（FTTx）： 随着宽带需求的激增，光纤接入网（FTTx）得到了广泛应用。我们将重点介绍光纤到户（FTTH）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到节点（FTTN）等不同类型的FTTx方案。分析其系统架构、主要技术（如GPON、EPON）及其在提升用户宽带体验中的作用。 光网络技术与发展趋势： 光纤通信技术仍在不断发展，以满足日益增长的网络需求。我们将介绍下一代光网络的一些关键技术，如相干光通信、多维复用（如空分复用、偏振复用）、光网络切片、智能光网络等。展望光纤通信在未来5G/6G通信、数据中心互联、物联网等领域的应用前景。 学习目标与方法 通过学习本书，读者将能够： 掌握光纤通信的基本原理和关键技术。 理解光纤通信系统的组成、工作方式和设计方法。 熟悉光纤通信的主要器件及其性能特点。 了解光纤通信在不同领域的应用。 为进一步学习更高级的光通信理论和技术打下坚实的基础。 本书在编写过程中，注重理论与实践相结合，融入了大量图表、公式推导和工程实例，旨在帮助读者更好地理解和掌握光纤通信的知识。建议读者在学习过程中，积极思考，勤于实践，结合相关的实验课程或项目，将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 致谢 本书的完成离不开众多同行的支持与帮助，在此表示衷心的感谢。 参考文献 （此处将列出本书引用的相关文献）

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版简直是一场灾难，我花了整整一个下午试图弄明白作者到底想表达什么。字体大小忽大忽小，公式的上下标经常挤在一起，看得人眼睛发花。尤其是那些复杂的数学推导部分，如果不是我本身对这个领域有较深的基础，我真想直接把书扔到一边。更要命的是，插图的清晰度简直是上世纪90年代的水平，很多关键的结构图和波导示意图模糊不清，我不得不去网上搜索其他的参考资料来辅助理解。比如，在介绍非线性效应那一章，光脉冲的展宽和啁啾现象，本来就抽象，配上这么一张几乎无法辨认的图，简直是雪上加霜。这绝不是一本面向“高等院校”学生的教材应该有的质量，感觉像是匆忙赶工出来的草稿被直接印刷了。我严重怀疑出版社在发行之前有没有经过任何形式的审校，这种对读者体验的漠视，实在让人气愤。一本好的教材，首先得让人愿意读下去，而这本，仅仅是物理上的存在就构成了一种挑战。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的内容深度是毋庸置疑的，它几乎覆盖了光纤通信领域所有核心的理论基础，从麦克斯韦方程组在光纤中的应用，到各种传输损耗机制的详细建模，再到光纤放大器和滤波器的原理，都做了详尽的阐述。然而，这种“详尽”有时候反而成了负担。作者似乎陷入了对数学公式的迷恋，每一页上都密密麻麻地布满了公式，每一步推导都恨不得写得清清楚楚，这对于初学者来说，可能会产生强烈的畏难情绪。举个例子，在讨论瑞利散射时，作者用了好几页的篇幅来推导一个在实际应用中可能只需要记住结论的公式，这占用了本应用于理解散射物理本质的时间。我更希望看到的是，在给出现有公式后，能够有更多的实际工程案例或者仿真结果来佐证这些理论，让理论和实践之间搭起一座坚实的桥梁，而不是将读者直接扔进纯粹的数学海洋里自生自灭。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排逻辑性实在不敢恭维，让人感觉像是一系列零散知识点的堆砌，缺乏一个贯穿始终的主线索来串联各个概念。比如，它在前三章花了大量篇幅讲解光纤的几何光学模型，这部分内容显得有些陈旧，对于现代的场理论分析帮助不大。接着，突然跳到EDFA（掺铒光纤放大器）的能级结构分析，这个跨度太大了，中间缺少了对半导体激光器和光电探测器特性的过渡介绍。我阅读时总需要频繁地在不同章节间来回翻阅，试图自己拼凑出一个完整的知识体系。一本优秀的教材应该像一位优秀的导师，引导学生一步步深入，让知识点之间产生自然的逻辑关联。但这本教材更像是一本厚厚的参考手册，信息量巨大，但结构松散，对于课堂教学而言，教师需要花费大量精力去重构其知识框架，这对效率是一个极大的损耗。

评分☆☆☆☆☆

从一个研究生的角度来看，这本书在介绍前沿技术和新兴领域时显得尤为保守和滞后。当我们谈论光纤通信的未来时，必然会涉及到空分复用（SDM）、高阶调制格式（如PAM-4、DP-16QAM）以及相干检测技术的最新进展。然而，这本书中对这些内容的讨论极其简略，甚至很多术语的解释都停留在几年前的标准上。例如，关于相干接收机中的数字信号处理（DSP）部分，仅仅停留在理论概念层面，完全没有触及到实际系统中如何利用FPGA或ASIC实现均衡、色散补偿和载波恢复的算法细节，这对于希望从事系统设计或光网络优化的学生来说，价值有限。它更像是一部为上世纪末的10Gbps/40Gbps系统设计的教材，对于当前主导市场的100G、400G乃至更高的速率系统，参考性大打折扣。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的语言风格极其干燥和刻板，缺乏任何能激发学习热情的元素。作者的叙述方式非常学术化，几乎没有使用任何类比、比喻或者生动的例子来帮助理解那些反直觉的光学现象。例如，讲解偏振模色散（PMD）时，如果能结合一些现实中光纤的不完美性，或者用一个日常生活中可见的例子来比拟光脉冲在双折射介质中的分离，读起来或许会轻松不少。但这本书里，一切都是冰冷的数据、参数和严格的数学定义。这使得学习过程变成了一种煎熬，我常常需要靠外部的科普视频或者更通俗的读物来“软化”这些硬核的理论。对于一个需要花费大量时间精力的专业教材来说，它本应承担起点燃学生兴趣的责任，而不是仅仅扮演一个信息的仓库角色。这种缺乏“人情味”的写作方式，极大地降低了自我学习的动力。