光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

繁體網頁||簡體網頁

☆☆☆☆☆

王如剛，周鋒 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 布裏淵散射
• 光縴傳感
• 非綫性光學
• 光縴技術
• 通信係統
• 光信號處理
• 光縴器件
• 布裏淵放大
• 相乾光通信

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302456780

商品編碼：29979856650

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2016-12-01

基本信息

書名：光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用

定價：49.00元

作者：王如剛、周鋒

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-12-01

ISBN：9787302456780

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

光載無綫技術結閤瞭光縴通信技術和無綫通信技術，充分利用瞭光縴低損耗、高容量以及抗電磁乾擾等優點，能夠實現低成本、大容量的超寬帶無綫接入和有綫傳輸，為下一代融閤接入網提供瞭技術支撐。同時，光載無綫技術既可以滿足信號帶寬的需求，又能剋服在未來光無綫接入網中的頻率擁堵等問題。在光載無綫技術中，微波信號的光學産生是實現低成本高性能光載無綫傳輸係統的關鍵，也是*有前途的解決方案。布裏淵散射效應是光縴中常見的一種散射，其散射光相對於入射光具有的頻移，且頻移量與外界環境的溫度和應力呈綫，利用光縴中的布裏淵散射特性可以實現微波信號的産生、交換以及獲取等，這些方麵都是實現光載無綫技術的核心。係統地研究光縴中的布裏淵散射效應在光載無綫通信技術中的應用，不僅具有學術價值，而且具有十分重要的社會意義。

內容提要

---

為瞭獲得高頻通信係統中的可調諧微波信號源等，本書首先分析高頻微波信號光學産生方法的外研究進展；在分析光縴中受激布裏淵散射效應的基礎上，設計單縱模環形腔布裏淵激光器；利用獲得的單縱模激光器，提齣基於單縱模激光器融閤布裏淵散射移頻單元的多帶寬高頻微波信號産生的方法，並分析微波信號的性能；提齣並實驗驗證瞭多環結構受激布裏淵散射效應的微波信號産生的方法；從理論上分析受激布裏淵散射放大效應的基本原理，提齣獲得多波長布裏淵激光器的方法，利用該多波長激光器，實驗分析獲得高頻微波信號産生的方法；從理論上分析布裏淵散射效應在通信係統中的信號傳輸速度的控製性能，提齣高頻通信係統速度控製係統的方法，並分析其性能。

目錄

---

目錄

章緒論

1．1研究意義

1．2高頻微波信號光學産生方法的外研究現狀

1．2．1外部調製方法

1．2．2光注入半導體激光器方法

1．2．3光電振蕩器微波信號産生方法

1．3研究內容分析

1．4研究思路與框架結構

1．4．1研究思路

1．4．2研究框架結構

參考文獻

第2章光縴中的布裏淵散射效應及其激光器設計

2．1光縴中的布裏淵散射

2．1．1自發布裏淵散射

2．1．2受激布裏淵散射

2．2光縴中布裏淵散射特性

2．2．1布裏淵散射譜特性

2．2．2布裏淵頻移與溫度和應力的關係

2．3光縴中布裏淵散射閾值分析

2．4基於布裏淵散射的單縱模激光器設計

2．4．1布裏淵激光器理論分析

2．4．2實驗係統

2．4．3實驗結果與分析

2．5本章小結

參考文獻

第3章基於單環結構的布裏淵散射效應的寬帶微波信號産生技術

3．1差頻結閤平衡檢測基本原理

3．2基於布裏淵散射的可調微波信號産生的實驗係統

3．2．1溫度控製係統設計

3．2．2性能分析

3．3可調諧微波信號産生的實驗結果與分析

3．4本章小結

參考文獻

第4章基於雙環結構的布裏淵散射效應的寬帶微波信號産生技術

4．1光外差法産生微波信號原理

4．2基於布裏淵散射的可調微波信號産生機理

4．3基於布裏淵激光器的可調諧微波信號産生方法

4．3．1實驗係統

4．3．2實驗結果與分析

4．4本章小結

參考文獻

第5章基於多波長布裏淵激光器的可調諧微波信號産生技術

5．1受激布裏淵散射放大效應理論分析

5．2基於布裏淵散射放大效應的多波長激光器研究

5．2．1實驗結構

5．2．2實驗結果與分析

5．3基於多波長布裏淵激光器的微波信號産生研究

5．3．1實驗裝置

5．3．2結果與分析

5．4本章小結

參考文獻

第6章基於布裏淵散射光電振蕩器的高頻微波信號産生技術

6．1光電振蕩器基本原理

6．2基於布裏淵散射光電振蕩器的微波信號産生技術的

階段性研究成果

6．3基於布裏淵散射光電振蕩器微波信號産生方法的

研究計劃

6．3．1研究的主要內容

6．3．2擬采取的研究方法和技術路綫

6．4本章小結

參考文獻

第7章光縴中的布裏淵散射效應在通信信號速度控製係統中的應用

7．1基於布裏淵散射效應的通信信號傳輸速度控製理論分析

7．2基於布裏淵散射效應的單通道通信信號速度控製

係統實驗研究

7．2．1半導體光放大器性能分析

7．2．2實驗裝置

7．2．3實驗結果與分析

7．3基於布裏淵散射效應的多通道通信信號速度控製

係統實驗研究

7．3．1實驗裝置

7．3．2實驗結果與分析

7．4本章小結

參考文獻

作者介紹

---

王如剛，鹽城工學院信息工程學院副教授，博士。主要從事光縴通信及光縴傳感技術的研究。研究領域：高頻通信載波信號的光學産生技術、光縴傳感技術等。已在外期刊上發錶論文十餘篇。周鋒，鹽城工學院信息工程學院講師，博士在讀。主要從事光縴傳感網絡的研究。研究領域：光縴傳感網絡的組網、光縴傳感網絡的安全等。已在外期刊上發錶論文十餘篇。

文摘

---

序言

---

摘要 本書深入探討瞭布裏淵散射效應這一關鍵的光學現象，並著重闡述瞭其在現代通信技術，尤其是光縴通信領域所展現齣的巨大潛力和廣泛應用。通過係統性的理論分析與詳實的工程實例，本書旨在為讀者揭示布裏淵散射如何從一個基礎的光學物理過程，演變為推動通信係統性能提升、功能拓展的關鍵技術。 引言 光信號的傳輸是現代通信係統的基石，而光縴作為信息傳遞的載體，其性能的不斷優化是通信技術發展的核心驅動力。在光信號穿越漫長光縴的過程中，不可避免地會遇到各種散射現象。其中，布裏淵散射（Brillouin Scattering）作為一種重要的非綫性光學效應，以其獨特的物理機製和潛在的應用價值，在光縴通信領域引起瞭科研人員和工程師們的廣泛關注。 布裏淵散射是當光波在介質（如光縴）中傳播時，與介質中的聲波（聲子）發生相互作用而産生的一種散射現象。當入射光子的能量與介質中的聲子相互作用時，一部分光子的能量會被聲子吸收（拉曼-布裏淵散射，雖然此處更側重布裏淵），導緻散射光子的能量降低，頻率嚮低頻偏移；或者，入射光子可以激發聲子，從而從介質中吸收聲子能量，導緻散射光子的能量增加，頻率嚮高頻偏移。這一過程不僅涉及能量的轉移，更伴隨著光子動量的交換。在光縴這一特殊的波導結構中，布裏淵散射效應錶現得尤為顯著，並且其産生的散射光與入射光之間存在著特定的頻率和方嚮關係。 傳統的對布裏淵散射的理解，更多地停留在其作為一種“損耗”或“噪聲”的層麵，因為它會消耗入射光信號的能量，並産生與原始信號不同頻率的散射光，可能對信號解調産生乾擾。然而，隨著對非綫性光學效應研究的深入，以及通信係統對更高帶寬、更長距離傳輸和更豐富功能的需求日益增長，人們逐漸認識到布裏淵散射所蘊含的巨大潛力。通過精確地控製和利用布裏淵散射的特性，我們能夠將其轉化為強大的通信技術工具，極大地提升光縴通信係統的性能和擴展其應用範圍。 本書的編寫目的，正是要係統性地梳理和深入分析布裏淵散射效應在光縴通信中的具體應用。我們將從布裏淵散射的基本物理原理齣發，逐步深入到其在實際通信係統中的具體實現和技術細節。本書內容並非是對某一特定通信技術的簡單介紹，而是通過對布裏淵散射這一基礎物理效應的透徹理解，來闡述其如何賦能和革新各種光縴通信技術。 第一章：布裏淵散射效應的物理基礎 在深入探討布裏淵散射的應用之前，理解其背後的物理原理至關重要。本章將係統介紹布裏淵散射的起源、基本過程及其關鍵參數。 非綫性光學與布裏淵散射的産生： 本章首先會概述非綫性光學效應的普遍性，以及布裏淵散射作為一種典型的二階非綫性效應，其産生條件和基本機製。我們將詳細闡述當光強足夠高時，電磁場與介質的相互作用不再是綫性的，由此引發的各種非綫性現象，其中布裏淵散射是光場與介質聲學振動耦閤的結果。 光聲子相互作用： 核心內容將聚焦於光子與聲子的相互作用。當入射光穿過光縴時，強大的光場會引起光縴材料的極化，從而産生與光場頻率相關的聲學振動。這種振動以聲波（聲子）的形式在光縴中傳播。隨後，這些聲波又會調製光縴的摺射率，形成周期性的光柵結構。當光信號再次穿過這個由聲波誘導的光柵時，就會發生衍射，産生散射光。 斯托剋斯散射與反斯托剋斯散射： 本章將詳細區分兩種主要的布裏淵散射類型：斯托剋斯（Stokes）散射和反斯托剋斯（Anti-Stokes）散射。斯托剋斯散射是指散射光子的能量低於入射光子的能量，這是因為入射光子激發瞭介質中的聲子。反斯托剋斯散射則是散射光子的能量高於入射光子的能量，這是因為入射光子吸收瞭介質中已存在的聲子。兩種散射在通信係統中的影響和應用可能有所不同。 布裏淵增益與損耗： 布裏淵散射不僅産生散射光，還會影響原始信號的傳輸。當入射光與散射光發生布裏淵增益過程時，入射光可以將能量傳遞給散射光，從而增強特定頻率的散射光。相反，當入射光能量被聲子吸收時，則錶現為布裏淵損耗。我們將分析在不同條件下，布裏淵增益和損耗的作用機理。 關鍵參數： 本章還將深入分析影響布裏淵散射的關鍵參數，包括光縴的非綫性係數（如剋爾係數和光縴壓電效應係數）、聲速、聲子的弛豫時間、光縴的尺寸和結構等。這些參數直接決定瞭布裏淵散射的強度、頻率偏移以及其在光縴中的傳播特性。 布裏淵頻移（Brillouin Frequency Shift, BFS）： 布裏淵散射的一個顯著特點是散射光與入射光之間存在一個固定的頻率差，即布裏淵頻移。這個頻移與介質的聲速和入射光的波長有關。我們將詳細推導布裏淵頻移的錶達式，並分析其對光縴通信係統的意義。 第二章：布裏淵散射效應在光縴通信中的基礎應用 在掌握瞭布裏淵散射的基本原理後，本章將開始探討如何利用這一效應來解決光縴通信中的核心挑戰。 布裏淵放大器（Brillouin Amplifier, BA）： 盡管存在能量損耗的可能，但在特定配置下，布裏淵散射可以被用作光信號的放大機製。通過提供一個泵浦光，其頻率經過適當的偏移，可以與信號光發生布裏淵相互作用，將泵浦光的能量轉移給信號光，從而實現信號的放大。本章將深入剖析布裏淵放大器的工作原理，包括其增益譜、噪聲特性以及與摻鉺光縴放大器（EDFA）等其他放大技術的比較。我們將討論其在實現高增益、低噪聲和窄綫寬放大方麵的優勢。 布裏淵散射抑製技術： 在許多情況下，布裏淵散射是被視為一種需要抑製的噪聲源，因為它會消耗信號功率並産生頻率偏移的寄生信號，乾擾係統的正常工作。本章將詳細介紹幾種有效的布裏淵散射抑製技術。這可能包括改變光縴的性質（例如，使用低非綫性光縴或具有特定結構的光縴），優化光源特性（例如，使用分布式反饋（DFB）激光器以降低綫寬），以及采用特殊的調製格式。 光縴損耗的補償與提升： 傳統的光縴通信麵臨著信號在長距離傳輸中衰減的問題。而布裏淵放大器可以作為一種有效的損耗補償手段。通過在信號光通道中引入布裏淵放大器，可以有效抵消光縴本身的損耗，從而實現更長距離的無中繼傳輸。本章將探討布裏淵放大器在超長距離光通信網絡中的應用潛力，以及如何通過優化放大器參數來最大化通信係統的性能。 第三章：布裏淵散射效應在信號處理與測量中的高級應用 除瞭基本的放大和損耗補償，布裏淵散射效應的獨特性質使其在光縴通信的信號處理和測量方麵展現齣更高級的應用。 布裏淵光時域反射儀（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer, BOTDR）與布裏淵光時域分析儀（Brillouin Optical Time Domain Analyzer, BOTDA）： 本章將詳細介紹布裏淵散射在光縴傳感領域的關鍵應用。BOTDR和BOTDA利用布裏淵散射的散射光與入射光之間的頻移與光縴的溫度和應變密切相關的特性，實現對光縴狀態的精確監測。我們將深入解析其工作原理，包括如何通過探測布裏淵散射光的頻移來確定光縴的局部溫度和應變信息。本章還將討論這些技術在光縴綫路監測、結構健康監測、地震勘探等領域的廣泛應用。 可調諧布裏淵濾波器： 布裏淵散射能夠産生具有特定頻率偏移的散射光，這為構建高效的光學濾波器提供瞭基礎。本章將闡述如何利用布裏淵增益過程來構建可調諧的布裏淵濾波器，以選擇性地放大或抑製特定頻率的光信號。我們將分析其在密集波分復用（DWDM）係統中的應用，通過精確控製濾波器特性，實現對各個波長通道的獨立處理，從而提升係統的容量和靈活性。 光梳（Optical Comb）的産生與應用： 在某些強光作用下，光縴中的非綫性效應（包括布裏淵散射）會協同作用，産生豐富的諧波和差頻信號，形成復雜的光譜結構。本章將探討布裏淵散射在構建和穩定光梳（Optical Comb）中的潛在作用。光梳作為一種具有離散、等間隔光譜綫的光源，在精確測量、光鍾、高速通信和信號生成等領域具有重要意義。 信號的時域和頻域整形： 布裏淵散射的動態特性使其能夠被用來實現對光信號的時域和頻域進行動態整形。例如，通過精確控製泵浦光的時域和頻域特性，可以實現對信號的調製、解調、梳狀頻譜生成等。本章將探討布裏淵散射在實現新型光信號處理功能方麵的潛力，以及如何通過精細調控來實現更復雜的信號操作。 第四章：布裏淵散射效應在現代通信係統中的集成與前沿研究 本章將關注布裏淵散射效應如何被集成到現代光縴通信係統中，並探討相關的最新研究進展和未來發展方嚮。 超長距離傳輸係統中的布裏淵散射管理： 對於跨洋或跨大陸的超長距離光縴通信係統，布裏淵散射效應的積纍會變得非常顯著。本章將討論在這些係統中，如何通過多層次的布裏淵散射管理策略，包括優化光縴設計、采用先進的泵浦光控製技術和信號處理算法，來最小化其負麵影響並發揮其積極作用。 基於布裏淵散射的高級調製格式： 隨著通信速率的不斷提升，對調製格式的要求也越來越高。本章將探索如何利用布裏淵散射的非綫性特性，設計和實現更高級的光信號調製格式，以提升頻譜效率和數據傳輸速率。這可能包括基於布裏淵增益的相乾調製或多進製幅度相位調製（MAPM）等。 光子集成器件中的布裏淵散射應用： 隨著光子集成技術的發展，將布裏淵散射效應集成到小型化、高性能的光子集成器件中成為可能。本章將介紹在片上光子器件中實現布裏淵散射相關的放大、濾波、調製等功能的研究進展，以及其在下一代光計算和光通信中的應用前景。 與人工智能（AI）和機器學習（ML）的結閤： 現代通信係統越來越依賴於智能算法來優化性能。本章將探討如何利用人工智能和機器學習技術來更好地理解、預測和控製布裏淵散射效應。例如，利用AI算法來優化布裏淵放大器的參數，或者實現對光縴狀態的智能監測和診斷。 未來發展方嚮與挑戰： 最後，本章將展望布裏淵散射效應在光縴通信領域未來的發展方嚮，並分析當前麵臨的技術挑戰。這可能包括如何進一步提高布裏淵放大器的增益和效率，如何實現更精確和魯棒的布裏淵散射傳感，以及如何將布裏淵效應應用於新型的量子通信技術等方麵。 結論 布裏淵散射效應，曾經被視為一種阻礙光信號傳輸的物理現象，如今已演變為推動光縴通信技術不斷進步的關鍵力量。本書通過對布裏淵散射效應的深入剖析，從其基礎物理原理到在通信係統中的具體應用，為讀者勾勒齣一幅布裏淵散射如何革新通信技術的宏偉藍圖。從實現高效的光信號放大，到精確的光縴傳感，再到前沿的信號處理技術，布裏淵散射無處不在，並持續為信息時代的蓬勃發展注入新的活力。本書旨在為所有對光縴通信技術感興趣的讀者，無論是學生、研究人員還是工程師，提供一個全麵而深入的理解框架，共同探索布裏淵散射在未來通信領域無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

當看到《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這個書名時，我腦海中立刻浮現齣那些在實驗室裏，工程師們如何利用最基礎的光學原理來構建復雜通信係統的畫麵。我猜這本書的敘述會相當專業，可能會涉及一些高級的物理概念，比如非綫性光學效應、聲學-光學耦閤等。我期待書中能夠詳細闡述布裏淵散射發生的微觀機製，包括光子與聲子的相互作用、散射光的頻率偏移原理，以及散射光的偏振特性等。或許還會討論布裏淵散射在不同波長範圍內的錶現差異，以及光縴材料的非綫性係數對散射強度的影響。 對於書名中提到的“在通信技術中的應用”部分，我更是充滿瞭期待。通信技術是人類信息傳播的命脈，而底層物理原理的創新往往是推動其發展的關鍵。我希望能在這本書中看到布裏淵散射是如何被巧妙地轉化為實際的通信應用，比如在光縴放大器中作為增益機製，或者在光傳感領域中用於高精度測量。書中是否會提供一些工程設計方麵的指導，例如如何優化光縴參數以最大化布裏淵散射的應用效果，或者如何抑製其在某些情況下的負麵影響？我非常希望能夠通過這本書，對布裏淵散射在通信技術領域的實際價值有一個全麵而深入的理解。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光縴通信的底層物理原理著迷，尤其是那些看似微小卻能産生巨大影響的現象。這本書的標題《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》一下子就抓住瞭我的眼球。我預感這本書會帶我進入一個更加精細的微觀世界，去探究光波與光縴介質之間的微妙互動。我期待能夠看到對布裏淵散射過程的嚴謹推導和數學建模，瞭解其背後的量子力學和固體物理原理。同時，我也希望書中能深入探討布裏淵散射的各種參數，比如散射截麵、增益係數等，以及它們如何影響散射光的強度和光譜特性。 此外，對於這本書在通信技術應用方麵的闡述，我充滿期待。通信技術日新月異，底層技術的突破往往是推動整個行業發展的關鍵。我希望能從書中瞭解到布裏淵散射如何被巧妙地應用於光縴通信的各個環節，比如在光時域反射儀（OTDR）中作為測量光源，或者在某些特殊的激光器和調製技術中發揮作用。這本書是否會提供一些計算公式或者設計指南，幫助工程師在實際項目中應用這些知識？我對這些細節的深入挖掘非常感興趣，希望能藉此機會擴展我的專業視野。

評分☆☆☆☆☆

這本《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》聽起來像是一本能夠打開新視野的書。我對布裏淵散射這個現象本身就充滿好奇，不知道光在光縴中傳播時，是如何與其中的微小振動發生相互作用，産生散射光的。我希望書中能夠用清晰易懂的語言，解釋清楚布裏淵散射的物理過程，包括其發生的原因、散射光的特性，以及與拉曼散射等其他散射現象的區彆。我想象書中會有相關的數學公式和理論模型，但同時也希望能夠配以直觀的圖解，讓我這個非物理學專業的讀者也能大緻理解。 更重要的是，我關注的是它在通信技術中的應用。光縴通信是我們生活中不可或缺的一部分，而瞭解其背後的基礎技術，總能帶來一種“原來如此”的頓悟感。我希望書中能夠詳細介紹布裏淵散射如何被應用在提高通信效率、拓展傳輸距離，甚至實現一些創新性的通信功能上。例如，它是否能用於構建更先進的光放大器，或者用於實現更精確的光信號測量？我非常期待書中能夠提供一些具體的應用實例，並分析這些應用帶來的技術優勢和局限性，讓我能夠對布裏淵散射在通信領域的實際價值有更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容似乎側重於一個非常專業的光學現象——布裏淵散射，以及它在通信技術中的具體應用。我對於能夠深入瞭解光在光縴中傳播時，與介質相互作用産生的這種散射效應感到非常期待。我想象這本書會詳細闡述布裏淵散射的物理機理，例如聲子（聲波）與光子之間的耦閤，以及這些散射光子如何攜帶信息。我特彆好奇書中會如何解釋布裏淵散射的頻率移動和功率依賴性，以及這些特性在實際通信係統設計中的意義。 而且，我對於書中可能提及的布裏淵散射在光縴通信領域中的具體應用場景非常感興趣。例如，它是否可以用於光縴傳感，測量光縴的溫度或應變？在放大器設計方麵，布裏淵散射又扮演著怎樣的角色，是促進還是阻礙信號傳輸？書中是否會討論如何控製或利用布裏淵散射來提高通信係統的性能，比如降低噪聲，或者實現更高效的信號傳輸？我對這些實際應用細節充滿瞭好奇，希望這本書能提供詳盡的解析和案例研究，讓我能夠更直觀地理解這一理論知識的落地。

評分☆☆☆☆☆

讀到《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這個書名，我立刻聯想到的是通信係統背後的精妙物理機製。我猜想這本書會以一種非常係統化的方式，從基礎的物理原理齣發，逐步深入到具體的通信應用。我期待書中能夠詳盡地介紹布裏淵散射現象的産生條件、影響因素，以及其在不同類型光縴中的錶現差異。例如，是否會有關於如何通過改變光縴的材料成分、結構參數來調控布裏淵散射強度的討論？我希望書中能夠提供清晰的圖示和實驗數據，幫助我理解這些復雜的概念。 在應用層麵，我非常希望這本書能夠詳細闡述布裏淵散射在現代通信技術中的具體作用。它是否可以用來提高信號的傳輸距離？或者在某種程度上，它是一種需要剋服的噪聲源，而本書會教授如何抑製它？我也好奇它是否能被用於實現一些先進的功能，比如光信號的頻率上轉換，或者作為一種內置的傳感機製來監測光縴的健康狀況。我期待書中能夠給齣一些具體的工程案例，展示布裏淵散射是如何被集成到實際的通信設備或網絡中的，以及由此帶來的技術優勢。