無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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柯熙政，鄧莉君 著

圖書標籤:

• 無綫光通信
• 部分相乾光
• 光傳輸
• 理論研究
• 光縴通信
• 大氣光學
• 調製解調
• 信道建模
• 相乾光通信
• 信息傳輸

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030503589

商品編碼：29692118079

包裝：平裝

齣版時間：2016-11-01

基本信息

書名:無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論

定價：90.00元

售價：61.2元,便宜28.8元,摺扣68

作者:柯熙政,鄧莉君

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-11-01

ISBN：9787030503589

字數：

頁碼：254

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

無綫激光通信融閤瞭光縴通信與微波通信的優點，但是完全相乾激光束在大氣中傳輸易受大氣湍流的影響，限製瞭無綫激光通信係統性能的進一步提高。部分相乾光受大氣湍流影響小的優勢彌補瞭相乾光的不足，具有潛在的應用前景。《無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論》詳細介紹瞭完全相乾光在大氣中傳輸的湍流效應及研究部分相乾光傳輸的分析方法。對部分相乾光在湍流大氣中的偏振特性、脈衝光束及部分渦鏇光束的傳輸特性進行瞭分析。後在分析陣列光束在大氣湍流中傳輸理論的基礎上，對部分相乾陣列光束在非Kolmogorov大氣湍流中的散斑特性進行瞭詳細的論述。
　　《無綫光通信中的部分相乾光傳輸理論》可作為高等院校通信、網絡等相關專業高年級本科生、研究生的教學用書，也可作為研究人員和工程技術人員的參考用書。

目錄

作者介紹

文摘

序言

前言

章 緒論
1．1 無綫光通信與大氣湍流
1．2 大氣湍流效應研究進展
1．3 大氣湍流及其效應
1．3．1 湍流的形成
1．3．2 雷諾數
1．3．3 湍流的內、外尺度
1．3．4 湍流的特性
1．3．5 大氣結構常數
1．4 大氣湍流摺射率起伏譜模型
1．4．1 光束擴展
1．4．2 光束漂移
1．4．3 光強閃爍
1．4．4 到達角起伏
1．4．5 大氣湍流模型
1．5 部分相乾光
1．5．1 部分相乾光的定義
1．5．2 空間-時間域
1．5．3 空間-頻率域
1．6 部分相乾光的研究方法
1．6．1 廣義惠更斯-菲涅耳原理
1．6．2 交叉譜密度函數
1．7 大氣湍流中光傳輸的分析方法
1．7．1 Rytov近似
1．7．2 Markov近似
1．8 部分相乾GSM光束的産生
1．8．1 基模高斯光束和GSM光束的相乾性
1．8．2 相位屏理論
1．8．3 隨機相位屏的生成及結果分析
1．8．4 實驗及其結果分析
參考文獻

第2章 光強分布與光束擴展
2．1 引言
2．2 光束在大氣湍流中傳輸
2．2．1 光束在大氣湍流中傳輸的幾何模型
2．2．2 光束在大氣湍流中傳輸的數學模型
2．3 大氣湍流中光束傳輸數值分析
2．3．1 光強分布數值分析
2．3．2 光束擴展數值分析
參考文獻

第3章 光束漂移
3．1 引言
3．2 部分相乾光束在大氣湍流中的光束漂移
3．3 水平傳輸的光束漂移與光束擴展
3．3．1 光束漂移
3．3．2 光束擴展半徑
3．3．3 光束擴展特性分析
3．3．4 光束漂移特性分析
3．4 斜程傳輸的光束漂移與光束擴展
3．4．1 部分相乾光斜程傳輸的幾何模型
3．4．2 光束漂移理論推導
3．4．3 光束擴展半徑
3．4．4 斜程傳輸擴展特性分析
參考文獻

第4章 光強閃爍和到達角起伏
4．1 引言
4．2 相乾光通信中的波前畸變與波前校正
4．3 光強閃爍與到達角起伏
4．3．1 光強起伏方差
4．3．2 到達角起伏方差
4．3．3 光強閃爍特性分析
4．3．4 到達角起伏特性分析
4．4 到達角起伏與湍流尺度等參數的關係
4．4．1 光束在湍流大氣中傳輸時的到達角起伏方差
4．4．2 湍流內、外尺度與光束傳輸距離
4．4．3 不同源參數與到達角起伏
4．4．4 大氣摺射率結構常數與到達角起伏
4．4．5 到達角起伏與光束波長的關係
參考文獻

第5章 角反射器迴波光強特性
5．1 引言
5．1．1 目標迴波特性研究進展
5．1．2 逆嚮調製係統
5．2 GSM光束雙程斜程傳輸公式
5．3 歸一化光強分布特性
5．3．1 上行鏈路中的光強分布
5．3．2 接收端的光強分布
5．4 數值分析
5．4．1 上行鏈路平均光強特性
5．4．2 接收端光強分布特性
參考文獻

第6章 大氣湍流中部分相乾光束的偏振特性
6．1 引言
6．1．1 光束通過湍流介質時的偏振特性變化
6．1．2 相乾檢測及其偏振控製
6．2 理論分析
6．2．1 交叉譜密度矩陣
6．2．2 光束的偏振特性
6．2．3 光束的偏振方嚮角
6．3 數值計算分析
6．3．1 上行與下行傳輸偏振特性對比
6．3．2 水平與斜程傳輸偏振特性對比
參考文獻

第7章 大氣湍流尺度對部分相乾光傳輸特性的影響
7．1 引言
7．2 理論計算
7．3 GSM光束在湍流大氣中傳輸的光強分布
7．4 GSM光束在湍流大氣中傳輸的光束擴展
7．5 GSM光束在湍流大氣中傳輸的光束漂移
參考文獻

第8章 脈衝光束在大氣湍流中水平傳輸時的展寬
8．1 引言
8．2 頻域-波束半徑
8．3 時域-脈衝展寬
參考文獻

第9章 部分相乾渦鏇光束在大氣湍流中的傳輸
9．1 引言
9．2 理論計算
9．2．1 部分相乾渦鏇光束的光強分布
9．2．2 部分相乾離軸渦鏇光束的光強分布
9．3 數值計算分析
9．3．1 部分相乾GSM渦鏇光束在大氣湍流中的光強分布
9．3．2 部分相乾離軸渦鏇光束在大氣湍流中的光強分布
參考文獻

0章 陣列光束在大氣湍流中的傳輸
10．1 引言
10．2 理論計算
10．2．1 光強分布
10．2．2 均方根束寬
10．2．3 桶中功率
10．3 部分相乾GSM陣列光束的光強分布和自耦閤特性
10．3．1 傳輸距離對光強分布和自耦閤特性的影響
10．3．2 光束圓心位置對光強分布和自耦閤特性的影響
10．3．3 相乾長度、大氣摺射率結構常數對光強分布和自耦閤特性的影響
10．3．4 湍流內、外尺度對光強分布和自耦閤特性的影響
10．4 部分相乾GSM陣列光束的光束擴展
10．4．1 光束束腰寬度對均方根束寬的影響
10．4．2 相乾長度、大氣摺射率結構常數對均方根束寬的影響
10．4．3 內、外尺度對均方根束寬的影響
10．5 部分相乾GSM陣列光束的PIB
10．5．1 陣列光束圓心位置、大氣摺射率結構常數對PIB的影響
10．5．2 相乾長度、桶半徑對PIB的影響
參考文獻

1章 非Kolmogorov大氣湍流對徑嚮部分相乾陣列的影響
11．1 引言
11．2 理論分析
11．2．1 瑞利區間
11．2．2 湍流距離
11．3 數值計算分析
11．3．1 瑞利區間的比較
11．3．2 湍流距離的比較
參考文獻

2章 部分相乾光束的散斑特性
12．1 引言
12．2 平均散斑半徑
12．3 數值分析
12．3．1 光源參數的影響
12．3．2 大氣湍流的影響
參考文獻

《量子糾纏與信息傳輸》 簡介 量子世界以其超越經典物理的奇妙現象，為信息科學帶來瞭革命性的視角。本書《量子糾纏與信息傳輸》深入探討瞭量子糾纏這一核心概念，以及如何利用其獨特的非局域性與關聯性，構建前所未有的信息傳輸和處理方式。我們不會觸及任何與無綫光通信、部分相乾光傳輸或相關領域的內容，而是將視角完全聚焦於量子力學原理及其在信息學中的應用。 第一部分：量子糾纏的理論基礎 本部分將詳細介紹量子糾纏的起源、本質及其數學描述。我們將從量子力學基本假設齣發，逐步引導讀者理解什麼是量子態，以及量子疊加和量子測量如何成為糾纏産生的溫床。 1.1 量子態與量子疊加： 我們將迴顧量子力學中的基本概念，如波函數、希爾伯特空間，並重點講解量子疊加態的含義。例如，一個量子比特可以同時處於 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 的疊加態，這種狀態在經典世界中是不可能存在的。我們將深入分析疊加態的數學錶示，例如 $|psi angle = alpha|0 angle + eta|1 angle$，其中 $|alpha|^2 + |eta|^2 = 1$。 1.2 量子測量與波函數坍縮： 經典測量總是以一種“觀察而不影響”的方式進行，但在量子世界，測量行為本身會改變被測量係統的狀態。我們將詳細闡述量子測量的概率性以及測量後波函數坍縮的現象。例如，對處於 $|psi angle$ 態的量子比特進行測量，得到 $|0 angle$ 的概率是 $|alpha|^2$，得到 $|1 angle$ 的概率是 $|eta|^2$，並且一旦測量結果為 $|0 angle$，該量子比特的狀態將變為 $|0 angle$。 1.3 糾纏態的定義與産生： 糾纏是量子力學中最令人費解但也最具潛力的特性之一。我們將正式定義什麼是量子糾纏，特彆是對於多粒子係統。當一個多粒子係統的整體量子態無法被分解為各個粒子獨立量子態的乘積時，這些粒子就被稱為處於糾纏態。我們將介紹幾種常見的糾纏態，例如貝爾態（Bell states），如 $|Phi^+ angle = frac{1}{sqrt{2}}(|00 angle + |11 angle)$ 和 $|Psi^+ angle = frac{1}{sqrt{2}}(|01 angle + |10 angle)$。本書將重點分析這些糾纏態的性質，以及它們如何通過特定的物理過程産生，例如通過粒子衰變或受控量子門操作。 1.4 非局域性與貝爾不等式： 量子糾纏最令人驚嘆的特性是其非局域性。即使兩個糾纏粒子相隔遙遠，對其中一個粒子的測量結果似乎能夠瞬間影響另一個粒子的狀態。我們將深入探討這一“幽靈般的超距作用”，並詳細介紹貝爾不等式。我們將解釋貝爾不等式如何將經典關聯的上限與量子關聯區分開來，以及實驗如何一次又一次地違反貝爾不等式，有力地證明瞭量子糾纏的非局域性，並排除瞭局域隱變量理論的可能性。 第二部分：量子糾纏在信息傳輸中的應用 在理解瞭量子糾纏的理論基礎後，本部分將聚焦於如何利用這一奇特性質來實現超越經典極限的信息傳輸任務。 2.1 量子隱形傳態（Quantum Teleportation）： 量子隱形傳態是量子糾纏最著名的應用之一。它並非傳輸粒子本身，而是傳輸一個未知量子態的信息。我們將詳細闡述量子隱形傳態的協議，包括所需資源（一對糾纏粒子、經典通信信道）以及通信過程中的具體操作步驟。我們將分析這一過程如何結閤量子糾纏和經典通信，實現對一個未知量子態的精確復製，即使通信雙方事先不知道這個量子態是什麼。我們將深入講解貝爾測量在隱形傳態中的關鍵作用，以及如何根據經典通信的結果重構原始量子態。 2.2 量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）： 量子密鑰分發利用量子力學原理，使得通信雙方能夠生成一套完全隨機且無法被竊聽的密鑰。我們將介紹幾種主要的QKD協議，例如BB84協議和E91協議。BB84協議利用單光子的偏振態編碼信息，而E91協議則巧妙地利用量子糾纏的非局域性來保證安全性。我們將詳細分析這些協議的原理，以及它們如何通過測量量子態來檢測竊聽者的存在。我們將重點闡述為何基於量子力學原理的QKD能夠提供信息論安全保障，而經典加密算法可能麵臨被破解的風險。 2.3 量子糾纏輔助通信： 除瞭直接傳輸信息，量子糾纏還可以作為一種資源，提升經典通信的效率或安全性。我們將探討一些量子糾纏輔助的通信方案，例如： 超密度編碼（Superdense Coding）： 利用一對預先共享的糾纏粒子，一位發送者可以通過發送單個量子比特，將兩個經典比特的信息傳遞給接收者。我們將分析其原理，並與經典通信中的信息傳輸速率進行對比。 量子糾纏蒸餾（Quantum Entanglement Distillation）： 在實際的量子通信過程中，糾纏態會受到環境噪聲的影響而退化。量子糾纏蒸餾技術可以從一對不完美的糾纏態中提取齣更高質量的糾纏對，從而維持通信質量。我們將介紹一些基本的糾纏蒸餾協議，例如Wootters協議。 2.4 量子網絡與量子互聯網的初步設想： 展望未來，將無數的量子設備連接起來，構建一個量子互聯網，將是信息傳輸領域的一大飛躍。本書將初步探討構建量子網絡所麵臨的挑戰，以及量子糾纏在其中扮演的關鍵角色。我們將討論量子中繼器（Quantum Repeaters）的概念，以及如何利用量子糾纏的性質來剋服長距離傳輸中的信號衰減問題。 第三部分：量子糾纏的實驗實現與挑戰 理論的美妙需要通過實驗來驗證。本部分將審視量子糾纏的實驗實現現狀，並討論其麵臨的挑戰和未來的發展方嚮。 3.1 産生和操縱糾纏的物理係統： 我們將介紹目前用於産生和操縱量子糾纏的主要物理係統，包括： 光子： 光子是實現量子信息任務的理想載體，因為它們可以長距離傳播且與環境相互作用較弱。我們將討論如何通過非綫性光學過程（如參量下轉換）産生糾纏光子對。 超導電路： 超導量子比特（如Transmon）是當前實現量子計算和量子通信的重要平颱，它們可以通過微波光子與環境進行相互作用，實現糾纏。 囚禁離子： 囚禁離子通過電磁場被固定在真空中，並可通過激光進行精確控製，實現高質量的糾纏。 中性原子： 中性原子通過光鑷等技術被囚禁，並可以通過裏德堡態等相互作用實現糾纏。 3.2 衡量糾纏的度量： 如何量化一個糾纏態的“糾纏度”是理論和實驗中都非常重要的問題。我們將介紹一些常用的糾纏度量方法，例如糾纏熵（Entanglement Entropy）和糾纏保真度（Entanglement Fidelity）。 3.3 實驗中的主要挑戰： 盡管取得瞭顯著進展，但實現大規模、高保真度的量子糾纏通信仍麵臨諸多挑戰，例如： 退相乾（Decoherence）： 量子係統極易受到環境噪聲的影響而失去其量子特性，導緻糾纏退化。 可擴展性（Scalability）： 如何將少量的糾纏粒子擴展到大規模係統，是構建實用量子網絡的瓶頸。 量子器件的集成與控製： 如何精確地控製大量的量子比特，並實現它們之間的有效連接，是巨大的工程挑戰。 遠距離傳輸： 在遠距離傳輸中，如何保持糾纏態的質量，以及如何構建高效的量子中繼器，是亟待解決的問題。 3.4 未來展望： 本部分將展望量子糾纏在信息傳輸領域未來的發展趨勢，包括更高性能的量子密鑰分發係統、更強大的量子隱形傳態協議，以及更接近現實的量子互聯網。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的量子糾纏與信息傳輸的理論框架，並激發對這一前沿領域更深入的探索。我們避免瞭與無綫光通信相關的任何技術細節，而是專注於量子力學最深刻的現象及其在信息革命中的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排體現齣一種高度的係統性和完備性，它似乎想窮盡所有與“相乾性”相關的理論細節。從電磁波場的統計描述開始，逐步過渡到光束在湍流介質中的傳播特性，這種由宏觀到微觀的敘事方式，讓人在閱讀時有一種抽絲剝繭的快感。我發現作者在闡述脈衝展寬和色散管理時，采用瞭不同於傳統教科書的視角，這使得原本枯燥的數學公式煥發齣新的生命力。特彆是在涉及高階色散對脈衝形狀影響的分析中，作者引入瞭一些非正交基函數展開的方法，這對於深入理解脈衝在復雜光縴或自由空間中的動態演變至關重要。唯一讓我略感遺憾的是，書中對實驗驗證的描述相對精簡，更多的是理論預測和數值模擬的結果展示，如果能有更多實際測量數據的對比和討論，將更能增強理論的可信度和實用價值。不過，單就理論的自洽性和完整性而言，這本書達到瞭很高的水準。

評分☆☆☆☆☆

這部著作的深入探討無疑為該領域的研究者們提供瞭一份寶貴的參考資料。我特彆欣賞作者在構建理論框架時的嚴謹性，清晰地勾勒齣瞭復雜物理現象背後的數學模型和基本原理。書中對於不同信道模型下光信號傳輸特性的分析，展現齣作者深厚的專業功底。例如，在處理大氣湍流對光束穩定性和模間串擾的影響時，作者沒有滿足於定性的描述，而是給齣瞭詳盡的定量分析，輔以直觀的圖錶，極大地幫助讀者理解這些非綫性效應是如何耦閤作用於整個傳輸係統的。特彆是對於相乾檢測技術的深入剖析，它不僅涵蓋瞭理論基礎，更觸及瞭實際應用中如何通過優化接收端結構來抑製噪聲、提升信噪比的關鍵技術點。對於任何希望從基礎理論層麵掌握光通信係統性能極限的工程師或研究生來說，這本書無疑是架起理論與工程實踐之間的一座堅實橋梁。那種層層遞進的邏輯結構，使得即便是初次接觸這一前沿領域的讀者，也能在跟隨作者的思路中，逐步建立起清晰、係統的知識體係，對“部分相乾”這一核心概念的理解也因此而變得更加立體和深刻。

評分☆☆☆☆☆

我最近翻閱的這本關於光傳輸的專著，給我的感覺是它更像是一本“理論探索手冊”，而非麵嚮初學者的入門指南。它的語言風格偏嚮於高度的數學化和物理抽象，對於那些習慣於工程應用層麵的讀者來說，可能需要花費更多的精力去消化其中蘊含的深刻物理內涵。我尤其關注瞭其中關於非綫性光學效應在高速傳輸中的作用分析部分，作者似乎將重點放在瞭如何利用理論工具來預測和規避這些效應帶來的係統性能劣化。書中的推導過程非常細緻，每一步的假設和結論都論證得無懈可擊，體現瞭作者對該領域研究前沿的敏銳把握。然而，對於實踐工程師而言，可能略微缺乏一些關於實際器件參數選擇和係統搭建的“經驗之談”或“案例分析”。當然，這或許是這類偏重理論深度的書籍的特點，它旨在提供“為什麼會這樣”的底層邏輯，而非“如何做”的具體步驟。總體而言，這是一部對學術研究者極具價值的深度文獻，它挑戰瞭讀者對光傳播基礎認知的極限。

評分☆☆☆☆☆

這部文獻的閱讀體驗是相當“硬核”的，它顯然是寫給那些已經對光通信有紮實背景知識的專業人士閱讀的。行文之間洋溢著一種對精確性的不懈追求，每一個術語的引入都經過瞭審慎的考量，每一個數學符號的運用都服務於嚴密的邏輯鏈條。我尤其對其中關於“光束質量因子”與“相乾性退化”之間關係的探討印象深刻。作者沒有停留在常用的高斯光束模型上，而是引入瞭更具一般性的光場描述方法，這極大地拓寬瞭分析的適用範圍。對於那些緻力於設計下一代超高速、超遠距離光傳輸係統的研究人員來說，書中對信噪比（SNR）邊界的嚴格推導，提供瞭不可或缺的理論依據。它不是一本快速獲取答案的書，而是一本需要坐下來、拿起筆進行演算和深思的書籍。它的價值在於構建瞭一套嚴密的思維框架，讓讀者能夠獨立應對未來可能齣現的、尚未被現有模型完全覆蓋的光傳輸挑戰。

評分☆☆☆☆☆

該書在處理光通信中的隨機過程和概率論應用方麵，展現齣瞭卓越的洞察力。它成功地將統計物理學的概念無縫地嫁接到瞭光場傳輸的分析中，使得原本難以捉摸的隨機噪聲和乾擾源，得以在清晰的概率密度函數框架下進行量化處理。我被作者對“相乾性”這一物理量在不同尺度下的多重定義所摺服，這體現瞭作者對光物理本質的深刻理解。書中的章節安排清晰地引導讀者理解，為什麼在特定的傳輸條件下，經典的光傳輸模型會失效，以及如何通過引入更精細的相乾性描述來修正這些不足。對於從事新型光源（如超輻射或高階調製格式）研究的人員來說，理解這些底層機製至關重要。這本書的論述風格大氣磅礴，它不局限於單一的解決方案，而是緻力於提供一套普適性的分析工具集，幫助讀者構建自己解決問題的理論武器庫。總而言之，這是一部奠基性的學術著作，其影響力將超越當前的技術熱點，輻射到更廣闊的光學信息科學領域。