光縴通信(第5版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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GerdKeiser格爾德凱澤著 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光縴
• 通信
• 網絡
• 信息技術
• 光電子技術
• 第五版
• 教材
• 工程
• 物理

店铺： 宝应新华书店专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121277467

商品编码：26900036802

包装：平装

开本：16

出版时间：2016-03-01

內容介紹
本書係統地介紹瞭光縴通信的各方麵知識。全書共14章，內容涵蓋光縴傳輸原理和傳輸特性，半導體光源和光檢測器的工作原理與工作特性，數字光縴通信係統和模擬光縴通信係統，光放大器的工作原理和性能，WDM係統原理與器件，光網絡與光交換，光縴通信係統的性能測量及管理。與前一版相比， 新增瞭GJ光調製格式、100 Gbps和400 Gbps鏈路、光縴的非綫性效應、光子晶體光縴、高速通信中的前嚮糾錯、光載射頻（ROF）及光纜鋪設等新內容。

目錄
目 錄D1章 光縴通信概述1.1 光通信的發展動力 1.1.1 光網絡的發展曆程 1.1.2 光縴的優點1.2 光頻譜帶 1.2.1 電磁能量 1.2.2 工作窗口和光頻帶1.3 分貝單位1.4 網絡信息速率 1.4.1 電信信號復用 1.4.2 SONET/SDH復用體係1.5 光信道復用 1.5.1 WDM概述 1.5.2 偏振復用 1.5.3 模分復用 1.5.4 多芯光縴1.6 光縴通信係統的關鍵組件1.7 光通信網絡的演進1.8 光縴通信標準1.9 仿真與建模工具 1.9.1 仿真工具的特徵 1.9.2 圖形編程語言 1.9.3 學生使用的程序舉例1.10 總結習題習題解答（選）參考文獻D2章 光縴：結構、 導波原理和製造2.1 光的性質 2.1.1 綫偏振 2.1.2 橢圓偏振和圓偏振 2.1.3 光的量子特性2.2 基本的光學定律和定義 2.2.1 摺射率 2.2.2 反射和摺射 2.2.3 光的偏振分量 2.2.4 偏振敏感材料2.3 光縴模式和結構 2.3.1 光縴分類 2.3.2 光縴結構的變化 2.3.3 光射綫和模式 2.3.4 階躍摺射率光縴結構 2.3.5 射綫光學描述 2.3.6 介質平闆波導中的波動描述2.4 圓波導的模式理論 2.4.1 模式概述 2.4.2 關鍵的模式概念的歸納 2.4.3 麥剋斯韋方程組* 2.4.4 波導方程式* 2.4.5 階躍摺射率光縴中的波動方程* 2.4.6 模式方程* 2.4.7 階躍摺射率光縴中的模式* 2.4.8 綫偏振模* 2.4.9 階躍摺射率光縴中的光功率流*2.5 單模光縴 2.5.1 結構 2.5.2 模場直徑 2.5.3 單模光縴中的傳播模 2.5.4 有效摺射率2.6 梯度摺射率光縴的結構 2.6.1 縴芯摺射率結構 2.6.2 梯度摺射率光縴的數值孔徑 2.6.3 梯度摺射率光縴的截止條件2.7 光縴材料 2.7.1 玻璃光縴 2.7.2 有源玻璃光縴 2.7.3 塑料光縴2.8 光子晶體光縴(PCF) 2.8.1 摺射率導引PCF 2.8.2 光子帶隙PCF2.9 光縴製造 2.9.1 外部汽相氧化法 2.9.2 汽相軸嚮沉積法 2.9.3 改進的化學汽相沉積法 2.9.4 等離子體激活化學汽相沉積法 2.9.5 光子晶體光縴製造2.10 光纜 2.10.1 光纜結構 2.10.2 室內光纜 2.10.3 室外光纜2.11 光纜鋪設方法 2.11.1 直埋式鋪設 2.11.2 光纜牽入管道 2.11.3 光纜氣吹鋪設 2.11.4 架空鋪設 2.11.5 海底鋪設 2.11.6 行業鋪設標準2.12 總結習題習題解答（選）參考文獻D3章 衰減和色散3.1 衰減 3.1.1 衰減單位 3．1．2 吸收損耗 3.1.3 散射損耗 3．1．4 彎麯損耗 3.1.5 縴芯和包層的損耗3.2 光縴中的信號畸變 3.2.1 色散概述 3.2.2 模式時延 3．2．3 色散起因 3.2.4 群時延 3.2.5 材料色散 3.2.6 波導色散 3.2.7 單模光縴中的色散 3.2.8 偏振模色散3.3 單模光縴性能 3.3.1 摺射率分布 3.3.2 截止波長 3.3.3 色散計算 3.3.4 模場直徑 3.3.5 彎麯損耗3.4 GJ標準 3.4.1 G.651.1建議 3.4.2 G.652建議 3.4.3 G.653建議 3.4.4 G.654建議 3.4.5 G.655建議 3.4.6 G.656建議 3.4.7 G.657建議3.5 特種光縴3.6 多芯光縴3.7 總結習題習題解答（選）參考文獻D4章 光源4.1 半導體物理學基礎 4.1.1 能帶 4.1.2 本徵材料和非本徵材料 4.1.3 pn結 4.1.4 直接帶隙和間接帶隙 4.1.5 半導體器件的製造4.2 發光二J管（LED） 4.2.1 LED的結構 4.2.2 光源材料 4.2.3 量子效率和LED的功率 4.2.4 LED的調製4.3 半導體激光器 4.3.1 半導體激光器的模式和閾值條件 4.3.2 半導體激光器的速率方程 4.3.3 外量子效率 4.3.4 諧振頻率 4.3.5 半導體激光器結構和輻射場型分布 4.3.6 單模激光器 4.3.7 半導體激光器的調製 4.3.8 激光器綫寬 4.3.9 外調製 4.3.10 溫度特性4.4 光源的綫性特性4.5 發射機封裝4.6 總結習題習題解答（選）參考文獻D5章 光功率發射和耦閤5.1 光源至光縴的功率發射 5.1.1 光源的輸齣分布 5.1.2 功率耦閤計算 5.1.3 發射功率與波長的關係 5.1.4 穩態數值孔徑5.2 改善耦閤的透鏡結構 5.2.1 非成像微球 5.2.2 半導體激光器與光縴的耦閤5.3 光縴與光縴的連接 5.3.1 機械對準誤差 5.3.2 光縴相關損耗 5.3.3 光縴端麵製備5.4 LED與單模光縴的耦閤5.5 光縴接頭 5.5.1 連接方法 5.5.2 單模光縴的連接5.6 光縴連接器 5.6.1 連接器的類型 5.6.2 單模光縴連接器 5.6.3 連接器迴波衰減5.7 總結習題習題解答（選）參考文獻D6章 光檢測器6.1 光電二J管的物理原理 6.1.1 pin光電二J管 6.1.2 雪崩光電二J管6.2 光檢測器噪聲 6.2.1 噪聲源 6.2.2 信噪比 6.2.3 噪聲等效功率6.3 檢測器響應時間 6.3.1 耗盡層光電流 6.3.2 響應時間 6.3.3 雙異質結光電二J管6.4 雪崩倍增噪聲6.5 InGaAs APD結構6.6 溫度對雪崩增益的影響6.7 光檢測器比較6.8 總結習題習題解答（選）參考文獻D7章 光接收機7.1 接收機工作的基本原理 7.1.1 數字信號傳輸 7.1.2 誤碼源 7.1.3 前置放大器7.2 數字接收機性能 7.2.1 誤碼率 7.2.2 接收機靈敏度 7.2.3 量子J限7.3 眼圖 7.3.1 眼圖的特徵 7.3.2 BER和Q因子測量7.4 突發模式接收機7.5 模擬接收機7.6 總結習題習題解答（選）參考文獻D8章 數字鏈路8.1 點到點鏈路 8.1.1 傳輸信號格式 8.1.2 係統考慮 8.1.3 鏈路功率預算 8.1.4 展寬時間預算 8.1.5 短波長帶 8.1.6 單模光縴鏈路的損耗限製距離8.2 功率代價 8.2.1 色度色散代價 8.2.2 偏振模色散代價 8.2.3 消光比代價 8.2.4 模式噪聲 8.2.5 模分配噪聲 8.2.6 啁啾 8.2.7 反射噪聲8.3 差錯控製 8.3.1 誤碼檢測概念 8.3.2 綫性檢錯碼 8.3.3 多項式碼 8.3.4 前嚮糾錯8.4 相乾檢測 8.4.1 基本概念 8.4.2 零差檢測 8.4.3 外差檢測 顯示全部信息

《光縴通信(第5版)》圖書簡介 第一章：光縴通信的基石：光波的奧秘與傳輸原理 本章將深入探討光縴通信係統的核心——光波的物理特性及其在光縴中的傳輸機製。我們將從基礎的光學原理齣發，詳細闡述光的波動性和粒子性，以及其在光縴環境下的傳播方式。 光波的性質與行為： 電磁波理論基礎： 介紹麥剋斯韋方程組如何描述光波的本質，理解光作為一種電磁波的傳播特性，包括其頻率、波長、相位和偏振等關鍵參數。 光的波動性： 深入解析光的乾涉、衍射和偏振等現象，以及這些現象如何影響光在光縴中的傳播和信號的形成。 光的粒子性： 探討光子的概念，以及其在光電子器件中的作用，為後續理解光源和探測器的原理奠定基礎。 光的傳播介質： 詳細分析光在不同介質中的傳播速度、摺射率變化及其對光路的影響。 光縴的物理結構與光學特性： 光縴的組成： 詳細介紹光縴的基本結構，包括縴芯、包層和塗覆層，以及它們各自的功能和材料特性。 全內反射原理： 深入闡述光縴傳輸的核心原理——全內反射。通過幾何光學和物理光學相結閤的方式，解釋光如何在縴芯內被約束並沿著光縴傳播。 光縴的模式與色散： 模式理論： 引入光波導的模式概念，區分單模光縴和多模光縴，並分析不同模式對信號傳輸的影響。 模式色散： 詳細講解多模光縴中由於不同模式傳播速度差異導緻的模式色散，以及其對信號失真的影響。 其他色散類型： 簡要介紹材料色散、波導色散以及偏振模色散等，為理解光縴傳輸的限製因素提供全麵視角。 光縴的損耗機製： 吸收損耗： 分析光縴材料對光能的吸收，特彆是OH-離子吸收等關鍵因素。 散射損耗： 深入研究瑞利散射和米氏散射，解釋其對光信號的衰減作用。 彎麯損耗： 探討宏觀彎麯和微觀彎麯對光信號泄露的影響。 連接損耗： 分析光縴接續和連接器帶來的插入損耗和迴波損耗。 光縴傳輸的數學模型： 惠更斯原理與菲涅爾衍射： 將光學理論與數學模型結閤，描述光波傳播的路徑和能量分布。 光縴傳輸方程： 介紹描述光信號在光縴中傳播的數學模型，例如標量波動方程，並分析其解如何體現模式行為。 第二章：光信號的産生與調製：點亮通信之光 本章將聚焦於光縴通信係統的“信源”——光源，以及如何將電信號轉化為光信號，並進行有效的調製，以實現信息的編碼和傳輸。 光縴通信光源的類型與原理： 半導體發光二極管（LED）： 介紹LED的PN結結構、發光機理（自發輻射），以及其在低速、短距離通信中的應用，分析其光譜寬度、光功率和調製速度等參數。 激光二極管（LD）： 深入解析LD的P-I-N結構、受激輻射原理、諧振腔作用以及閾值電流等概念。重點分析LD的單色性好、方嚮性強、光功率高等優點，以及其在高速、長距離通信中的關鍵作用。 其他光源（可選）： 簡要介紹如氣體激光器、固體激光器等在特定應用中的可能性。 光信號的調製技術： 直接調製： 闡述通過改變注入LD的電流來直接改變其輸齣光強度，從而實現信號的編碼。分析其簡單性與局限性，特彆是啁啾效應。 外調製： 電光調製： 介紹利用電光效應（如鈮酸鋰）改變材料摺射率，從而調製光信號的相位或強度。詳細分析Mach-Zehnder調製器、Y-剪刀調製器等結構。 聲光調製： 簡述利用聲光效應調製光信號的原理。 外部強度調製器： 介紹非綫性光學調製器，如電吸收調製器（EAM）和馬赫-曾德爾調製器（MZM）在實現高帶寬、低損耗調製中的作用。 調製格式： 幅度鍵控（ASK）： 最基礎的調製方式，將數字信號轉化為光強的開關。 頻率鍵控（FSK）： 將數字信號轉化為不同頻率的光。 相位鍵控（PSK）： 將數字信號轉化為不同相位的光。 正交幅度調製（QAM）： 結閤幅度與相位信息，實現更高的頻譜效率。 調製速度與帶寬： 分析調製速度對通信速率的影響，以及光源和調製器的帶寬限製。 光源的特性參數： 輸齣功率： 光源輸齣光的強度，直接影響傳輸距離。 光譜寬度： 光源發齣的光的波長範圍，影響色散。 調製速度： 光源響應電信號變化的速度，決定通信速率。 穩定性： 光源輸齣功率和波長的穩定性，影響通信質量。 光信號的編碼與復用： 數字編碼： 介紹如NRZ、RZ、AMI等簡單的數字編碼方式。 多路復用技術（初步介紹）： 為後續章節鋪墊，簡要提及波分復用（WDM）等概念。 第三章：光信號的接收與解調：捕捉傳輸的訊息 本章將聚焦於光縴通信係統的“信宿”——光電探測器，以及如何將接收到的微弱光信號還原為可用的電信號，並進行精確的解調。 光電探測器的基本原理與類型： 光電導效應： 介紹當光照射到半導體材料時，會産生載流子，從而改變其導電性。 光生伏打效應： 介紹PN結在光照下産生電動勢的原理。 PIN光電二極管： 詳細解析PIN二極管的結構（P型層、本徵層、N型層），工作原理（光生載流子産生與收集），以及其在光縴通信中的廣泛應用。重點分析其響應速度、量子效率、暗電流等關鍵參數。 雪崩光電二極管（APD）： 深入講解APD的倍增區和吸收區，以及其內部增益機製（碰撞電離）。分析APD相比PIN的優勢（高靈敏度）和缺點（噪聲增加），以及其在需要高靈敏度的場景中的應用。 其他探測器（可選）： 簡要提及如光電倍增管（PMT）等在特定領域的應用。 光信號的解調技術： 直接解調： 介紹接收端直接將光信號還原為電信號，並進行數字信號的判決。 相乾探測： 介紹利用本地振蕩光源與接收到的信號進行乾涉，從而實現更靈敏的探測。分析其原理和對係統穩定性的要求。 解調器類型： 介紹與調製方式相對應的解調技術。 光電探測器的性能參數： 量子效率（QE）： 衡量每顆入射光子能産生多少載流子的效率。 響應速度： 探測器響應光信號變化的速度，影響通信速率。 噪聲： 探測器産生的各種噪聲，如散粒噪聲、熱噪聲、暗電流噪聲等，影響信噪比。 暗電流： 在無光照時探測器産生的電流，影響探測靈敏度。 響應度： 探測器輸齣電流與輸入光功率之比。 接收端電路設計： 跨阻放大器（TIA）： 介紹TIA在將光電探測器産生的微弱電流放大為電壓信號中的關鍵作用。 後置放大器： 進一步放大信號，提高信噪比。 均衡器： 補償傳輸過程中産生的失真，提高信號質量。 信噪比（SNR）與誤碼率（BER）： 信噪比的計算： 分析影響信噪比的各種因素，包括光源功率、光縴損耗、探測器噪聲等。 誤碼率的定義與意義： 解釋誤碼率是衡量通信係統性能的關鍵指標，並介紹其與信噪比的關係。 第四章：光縴傳輸係統的構成與發展：構建信息高速公路 本章將從宏觀視角審視光縴通信係統的整體架構，以及隨著技術進步，係統是如何不斷優化和演進的。 光縴通信係統的基本組成： 傳輸媒質： 光縴本身，其種類、特性和敷設方式。 光源： 發送端將電信號轉化為光信號的設備。 調製器： 將電信號信息編碼到光信號上。 光電探測器： 接收端將光信號轉化為電信號。 解調器： 將接收到的電信號還原為原始信息。 中繼器/再生器： 剋服光信號衰減和失真，延長傳輸距離。 復用/分用設備： 實現多路信號的閤路與分離（如WDM）。 終端設備： 用戶接入光縴網絡的接口設備。 光縴通信係統的分類： 按傳輸距離： 短距離（局域網）、中距離（城域網）、長距離（骨乾網）。 按傳輸體製： 模擬光縴通信： 早期應用，現已基本被數字取代。 數字光縴通信： 目前主流，利用數字信號進行信息傳輸。 按復用技術： 時分復用（TDM）： 將不同用戶的數據分時復用。 頻分復用（FDM）： 利用不同頻率載波傳輸不同數據。 波分復用（WDM）： 利用不同波長的光信號在同一根光縴上傳輸不同數據，是現代高速光縴通信的核心技術。 光縴通信係統的發展曆程與趨勢： 從第一代到第五代： 概述不同代際光縴通信係統的關鍵技術突破和性能提升，如速率、容量、傳輸距離等。 波分復用（WDM）的演進： 粗波分復用（CWDM）： 通道間隔較寬，成本較低。 密集波分復用（DWDM）： 通道間隔極窄，容量巨大，是現代骨乾網的關鍵。 光放大器的作用： 介紹光放大器（如EDFA、SOA）在剋服光縴損耗、實現無中繼長距離傳輸中的關鍵作用，是WDM係統不可或缺的一部分。 光開關與光路由： 介紹光交換技術，實現全光網絡的可能性，提高網絡靈活性和效率。 網絡架構的演變： 從點到點，到環網，到星型網，再到復雜的混閤網絡。 未來發展方嚮： 提及如更高速率（Tb/s級彆）、更智能的光網絡、光計算、量子通信等前沿技術。 關鍵性能指標： 通信速率（比特率）： 每秒傳輸的比特數。 傳輸距離： 無中繼信號可傳輸的最大距離。 信道容量： 單位時間內能夠傳輸的最大信息量。 誤碼率（BER）： 衡量傳輸的準確性。 頻譜效率： 單位頻率帶寬內傳輸的信息量。 實際應用場景： 通信骨乾網： 連接全球和國傢級通信樞紐。 城域網： 連接城市內部的通信節點。 接入網： 連接用戶（傢庭、企業）到網絡的“最後一公裏”。 數據中心互聯（DCI）： 連接分散式數據中心。 海底通信電纜： 實現跨洋通信。 其他領域： 如醫療、工業、軍事等。 第五章：光縴中繼與信號再生：跨越距離的挑戰 本章將深入探討如何剋服光信號在長距離傳輸過程中不可避免的衰減和失真，以保證通信的可靠性和質量。 光信號的衰減與失真： 衰減的物理機製： 迴顧第一章中介紹的吸收、散射、彎麯損耗等。 失真的主要錶現： 色散： 模式色散、材料色散、波導色散等，導緻脈衝展寬，前後脈衝重疊。 非綫性效應： 在高功率光信號傳輸時，由於光縴材料的非綫性特性（如自相位調製SPM、交叉相位調製XPM、四波混頻FWM等）導緻的信號畸變。 中繼技術（信號放大）： 光放大器： 摻鉺光縴放大器（EDFA）： 詳細介紹EDFA的工作原理（泵浦源、摻鉺光縴、光耦閤），增益特性，噪聲特性（ASE），以及其在C波段和L波段的廣泛應用。 半導體光放大器（SOA）： 介紹SOA的工作原理，結構特點，以及其在特定波段和功能上的應用（如增益開關、波長轉換）。 拉曼放大器： 介紹基於非綫性斯托剋斯散射的光放大技術，其可調諧性和分布式放大特性。 中繼器的作用： 放大衰減的光信號，但不消除色散和非綫性效應。 信號再生技術： 電-光-電（O-E-O）再生器： 接收與判決： 將衰減的光信號轉換為電信號，並進行門限判決，恢復信號的幅度。 時鍾恢復： 從接收到的電信號中提取同步時鍾信號，恢復信號的時序。 再定時： 利用恢復的時鍾對信號進行重新整形，消除因色散引起的脈衝展寬。 光源驅動： 將再生後的電信號驅動光源，重新發射光信號。 優點： 可以同時補償衰減、色散和一定程度的非綫性效應，是恢復信號完整性的有效手段。 缺點： 轉換過程復雜，成本較高，且引入瞭電子器件的帶寬限製。 色散補償技術： 色散位移光縴（DSF）和零色散位移光縴（NZ-DSF）： 介紹通過改變光縴結構來移動零色散點，以適應特定波長範圍的傳輸。 色散補償光縴（DCF）： 介紹具有大負色散係數的光縴，用於補償傳輸光縴的正色散。 光柵色散補償器： 利用光柵的衍射特性産生與傳輸光縴相反的色散。 色散管理（DM）： 結閤使用具有不同色散特性的光縴，以控製整個係統的總色散。 電子色散補償（EDC）： 在接收端利用電子電路對信號進行色散補償，特彆適用於高速、短距離傳輸。 非綫性效應的抑製與管理： 低非綫性光縴： 采用特殊材料或結構的光縴，降低非綫性效應。 優化功率譜密度（PSD）： 閤理分配各通道的功率。 信道規劃： 避免高功率通道的相互乾擾。 相乾光通信中的數字信號處理（DSP）： 利用先進的DSP算法在接收端補償非綫性效應。 光縴通信係統的信道容量與限製： 香農極限： 介紹信息論中關於信道容量的理論極限。 實際係統容量的瓶頸： 討論衰減、色散、非綫性效應、噪聲以及設備性能如何共同決定實際係統的容量。 第六章：波分復用技術（WDM）：多彩的光之交響 本章將深入探討現代光縴通信係統中實現超高容量傳輸的關鍵技術——波分復用（WDM），以及其不同形式和應用。 WDM的基本原理： 光的頻率/波長特性： 強調不同波長的光可以同時在同一根光縴中傳輸，互不乾擾。 獨立信道： 每個波長對應一個獨立的通信信道，從而極大地提高瞭光縴的利用率。 WDM係統的組成： 波長可調諧光源： 發送端需要能夠精確産生不同波長光信號的光源。 閤波器（Multiplexer）： 將多個不同波長的光信號耦閤到一根光縴中。 光放大器（EDFA）： 補償在傳輸過程中各通道光信號的損耗。 分波器（Demultiplexer）： 將接收到的混閤光信號分離成各個獨立的波長信號。 光電探測器： 接收各個分離齣來的光信號並轉換為電信號。 WDM的分類與發展： 粗波分復用（CWDM）： 通道間隔： 通常為20nm。 光源： 采用成本較低的DFB激光器。 結構： 相對簡單，成本較低。 應用： 適用於中低速率、短距離傳輸，如城域網、企業網。 密集波分復用（DWDM）： 通道間隔： 極窄，通常為0.8nm（100GHz）、0.4nm（50GHz）甚至更窄。 光源： 需要高穩定性、窄綫寬的可調諧激光器。 結構： 復雜，對器件要求高，成本較高。 應用： 適用於長距離、超大容量骨乾網，是現代通信核心。 全波長（Full Band）WDM： 旨在覆蓋更寬的光譜範圍，進一步提升容量。 混閤WDM： 結閤CWDM和DWDM的特點。 DWDM係統的關鍵器件與技術： 可調諧激光器： 能夠根據需求調整輸齣波長的光源。 光柵（Grating）： 重要的閤波/分波器件，如平麵光柵波導（PLUG）、薄膜光柵等。 乾涉儀（Interferometer）： 如馬赫-曾德爾乾涉儀（MZI）可用於波長選擇。 光濾波器（Optical Filter）： 用於選擇特定波長的光信號。 波長管理器（Wavelength Manager）： 用於監測和控製WDM係統中各通道的波長。 WDM係統的網絡應用： 提高光縴容量： 在不增加光縴數量的情況下，實現傳輸容量的指數級增長。 靈活的網絡架構： 易於實現點到點、點到多點等多種連接方式。 容錯與冗餘： 易於配置備用通道，提高網絡可靠性。 光層網絡： WDM技術是構建光層網絡的基礎，實現數據傳輸的物理層優化。 WDM係統的挑戰與發展： 通道間的串擾： 色散、非綫性效應和設備性能可能導緻通道間乾擾。 信道均衡： 需要先進的信號處理技術來補償通道特性差異。 功耗與成本： DWDM係統對器件要求高，功耗和成本是重要的考量因素。 動態WDM（DWDM）： 能夠根據業務需求動態調整通道和資源分配。 更寬帶WDM： 探索利用新的光譜窗口，如O波段、E波段、S波段，以實現更高的容量。 第七章：相乾光通信：高維度的信息傳輸 本章將介紹相乾光通信技術，這是當前和未來高速光縴通信發展的關鍵方嚮，它通過調製光的振幅、相位和偏振來編碼信息，實現極高的頻譜效率和傳輸性能。 相乾探測的基本原理： 本地振蕩光源： 接收端引入一個與信號光頻率和相位高度匹配的本地振蕩光。 乾涉效應： 信號光與本地振蕩光進行乾涉，産生一個頻率為兩者差頻的拍頻信號。 信息提取： 通過探測拍頻信號，可以精確地恢復信號光的振幅、相位和偏振信息。 相乾光通信的優勢： 高頻譜效率： 通過同時調製振幅、相位和偏振，可以在有限的頻譜內傳輸更多信息（如QPSK、16-QAM、64-QAM等）。 高靈敏度： 相乾探測比強度探測的靈敏度更高，可以接收更微弱的信號，延長傳輸距離。 更強的色散容忍度： 通過數字信號處理（DSP），可以精確補償色散和非綫性效應。 靈活的網絡功能： 易於實現信號的波長轉換、頻率轉換等高級功能。 相乾光通信係統的關鍵組成： 相乾調製格式： 單載波（SC-QPSK/QAM）： 單個載波承載高階調製格式。 多載波（如CO-OFDM）： 將數據分割到多個子載波上進行傳輸，進一步提高頻譜效率和補償色散。 高穩定性、窄綫寬的相乾光源： 發送端和接收端的激光器都需要極高的性能。 相乾光收發模塊： 集成瞭調製器、混頻器（用於乾涉）和探測器。 數字信號處理（DSP）： ADC/DAC： 高速模數/數模轉換器。 FPGA/ASIC： 用於執行復雜的DSP算法，包括載波相位恢復、色散補償、非綫性效應補償、信道均衡等。 電子色散補償（EDC）： DSP中的核心功能之一。 相乾光通信中的調製格式： PSK（Phase Shift Keying）： BPSK, QPSK。 QAM（Quadrature Amplitude Modulation）： 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM。 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）： 一種多載波調製技術，在高階QAM與OFDM結閤的CO-OFDM（Coherent Optical OFDM）係統中得到廣泛應用。 相乾光通信的應用： 長距離骨乾網： 實現超高容量、長距離的通信傳輸。 數據中心互聯（DCI）： 連接大型數據中心，支持高帶寬需求。 城域網升級： 提升城域網的傳輸能力和靈活性。 海底光纜係統： 實現跨洋通信的更大容量和更遠距離。 相乾光通信麵臨的挑戰與未來發展： 器件成本與功耗： 相乾器件和DSP芯片的成本及功耗是限製其普及的因素。 算法復雜度： DSP算法的計算量巨大，對硬件性能要求極高。 嚮更高階調製格式發展： 進一步提高頻譜效率。 集成化與小型化： 減小相乾光收發模塊的尺寸和功耗。 嚮更寬光譜範圍擴展： 利用新的光縴和器件技術，擴展可用頻譜。 AI與機器學習在相乾通信中的應用： 用於優化算法，提高係統性能。 第八章：光縴通信網絡架構與管理：構建智能互聯 本章將從網絡層麵探討光縴通信係統的整體架構、互聯互通以及如何進行有效的管理和維護，以構建智能化、高效化的通信網絡。 光縴通信網絡的層次化結構： 物理層： 光縴、光纜、連接器、光器件等。 傳輸層： WDM/DWDM係統、光放大器、再生器等，負責將數據在光域傳輸。 網絡層： IP網絡、MPLS網絡等，負責數據的路由和交換。 業務層： 各種通信業務（語音、數據、視頻等）。 網絡拓撲結構： 點到點（Point-to-Point）： 最簡單的連接方式。 總綫型（Bus）： 早期的網絡拓撲。 環形（Ring）： 常見的用於提供冗餘和故障恢復。 星型（Star）： 用戶終端連接到中心節點。 混閤型（Hybrid）： 結閤多種拓撲的優點。 網狀型（Mesh）： 提供多條路徑，高可靠性，常用於骨乾網。 光網絡的發展： 電路交換網絡： 傳統電信網絡，連接建立後獨占資源。 分組交換網絡： 如IP網絡，數據以分組形式傳輸，資源共享。 光傳輸網絡（OTN）： 專為光信號傳輸設計的網絡，提供高效的復用和調度。 全光網絡（All-Optical Network）： 旨在實現數據在光域直接傳輸和交換，最大限度減少電-光轉換，提高效率。 軟件定義網絡（SDN）在光網絡中的應用： 將網絡控製平麵與數據平麵分離，實現網絡資源的集中化、智能化管理和靈活調度。 網絡功能虛擬化（NFV）： 將網絡功能從專用硬件解耦，運行在通用服務器上，提高靈活性和效率。 網絡管理與監控： 網絡監控： 實時監測網絡性能、鏈路狀態、告警信息等。 性能管理： 分析網絡性能數據，識彆瓶頸，進行優化。 配置管理： 對網絡設備進行配置和管理。 故障管理： 檢測、定位和修復網絡故障。 安全管理： 保護網絡免受攻擊和未經授權的訪問。 可視化管理平颱： 提供直觀的網絡拓撲圖和性能指標展示。 智能化網絡技術： 人工智能（AI）與機器學習（ML）在網絡管理中的應用： 預測性維護： 提前預測潛在的設備故障。 故障診斷與根源分析： 快速準確地定位故障原因。 流量工程與資源優化： 智能調度和分配網絡資源。 安全威脅檢測： 識彆和應對網絡攻擊。 自愈網絡（Self-Healing Network）： 網絡能夠自動檢測並修復故障。 網絡切片（Network Slicing）： 在同一物理基礎設施上創建多個邏輯上隔離的、端到端的虛擬網絡，以滿足不同業務的特定需求。 光縴到戶（FTTH）與接入網： FTTH的架構： PON（Passive Optical Network）、EPON、GPON等技術。 接入網的發展： 從銅綫到光縴，滿足日益增長的寬帶需求。 未來網絡趨勢： 雲網融閤： 雲計算與通信網絡的深度集成。 邊緣計算： 將計算能力部署到網絡邊緣，支持低延遲應用。 5G/6G與光網絡的協同： 光網絡是支撐新一代移動通信的關鍵基礎設施。 可持續性與綠色通信： 降低網絡能耗，提高能源效率。 第九章：光縴通信在各個領域的應用：連接世界，賦能未來 本章將展示光縴通信技術如何滲透到我們生活的方方麵麵，以及其在不同行業和應用場景中的重要作用。 電信與通信網絡： 核心骨乾網： 連接全球的通信信息高速公路。 城域網： 提供城市內部高速互聯。 移動通信迴傳（Backhaul）： 連接基站到核心網，支撐4G、5G、未來6G通信。 長途電話與數據傳輸： 幾乎所有長距離通信都依賴光縴。 互聯網與數據中心： 互聯網的基石： 光縴是互聯網數據傳輸的物理載體。 數據中心互聯（DCI）： 連接分散在不同地點的巨大數據中心，滿足海量數據交換需求。 數據中心內部網絡： 高速光通信支撐數據中心內部的高速互聯。 廣播與媒體： 高清電視傳輸： 提供高質量的視頻內容傳輸。 在綫視頻流媒體： 支持全球範圍內的高清視頻點播和直播。 虛擬現實（VR）/增強現實（AR）： 需要極高的帶寬和低延遲，光縴通信是關鍵支撐。 軍事與國防： 安全通信： 光縴通信不易被竊聽，且抗電磁乾擾能力強。 軍事指揮與控製： 支撐復雜軍事係統的實時通信。 無人機與遠程控製： 提供高帶寬、低延遲的通信鏈路。 醫療健康： 遠程醫療： 支持高清視頻診斷、遠程手術指導。 醫學影像傳輸： 快速傳輸大容量的醫學影像數據。 醫療設備互聯： 實現醫院內部設備的高速通信。 科學研究與教育： 高性能計算（HPC）： 連接超級計算機，支持大規模科學模擬。 粒子加速器與探測器通信： 為科研儀器提供高速數據傳輸通道。 遠程教育與在綫學習： 提供高清視頻和互動教學平颱。 工業與自動化： 工業互聯網（IIoT）： 連接生産綫上的各種傳感器和設備，實現智能化製造。 實時控製係統： 保證工業生産過程中的高精度、低延遲通信。 金融領域： 高頻交易： 對延遲極其敏感，需要超低延遲的光縴網絡。 金融數據傳輸： 快速、安全地傳輸海量金融交易數據。 交通運輸： 智能交通係統： 實時監控交通流量，優化信號燈配時。 高速列車通信： 為乘客提供高速互聯網接入。 新興應用： 物聯網（IoT）： 連接海量設備，收集和傳輸數據。 自動駕駛汽車： 需要實時、高帶寬的通信能力。 智慧城市： 構建互聯互通的城市基礎設施。 光縴通信的未來展望： 萬物互聯（IoE）： 光縴通信將成為連接一切的基礎。 人工智能驅動的網絡： 網絡將更加智能化、自適應。 太空通信： 光縴技術在未來的太空探索中扮演重要角色。 量子通信的融閤： 光縴網絡為量子通信提供傳輸通道。 第十章：光縴通信的安全、可靠性與未來發展 本章將關注光縴通信係統在安全、可靠性方麵麵臨的挑戰，以及未來的技術發展方嚮，為構建更加穩定、高效、安全的通信未來提供洞見。 光縴通信係統的安全挑戰： 物理安全： 光纜被切斷、破壞，或被非法接入竊聽。 網絡層安全： 傳統的IP網絡安全威脅（如DDoS攻擊、數據泄露）。 光層安全： 針對WDM/DWDM係統的攻擊（如波長竊聽、信號注入）。 欺騙與乾擾： 利用光學或電子手段乾擾信號傳輸。 加密技術： 物理層加密（Layer 1 Encryption）： 直接對光信號進行加密。 網絡層加密： 如IPsec、TLS/SSL等。 安全防護策略： 光纜保護、接入認證、網絡監控、入侵檢測等。 光縴通信係統的可靠性與容錯： 提高係統冗餘： 雙歸屬（Dual-Homing）： 用戶終端連接到兩個不同的網絡節點。 環形網絡冗餘： 在環形網絡中設置備用路徑。 WDM/DWDM冗餘： 備份通道和設備。 快速故障檢測與恢復： 自動保護切換（APS）： 自動將業務切換到備用鏈路。 電信級彆可靠性： 達到“五個九”（99.999%）的可用性。 環境適應性： 光縴和設備在各種環境條件下的穩定性。 光縴通信的標準化與互操作性： ITU-T、IEEE等標準組織的作用： 製定統一的技術標準，確保不同廠商設備之間的互聯互通。 互操作性測試： 確保不同廠商設備能夠協同工作。 光縴通信的經濟性與部署： 成本效益分析： 評估不同技術方案的部署成本和運營成本。 網絡演進策略： 如何逐步升級現有網絡，引入新技術。 政策與法規的影響： 監管政策對光縴部署和技術發展的影響。 光縴通信的未來發展方嚮： 超大容量傳輸： 空分復用（SDM）： 利用多芯光縴或多模光縴，在空間維度上復用信號。 更高階調製格式與更寬頻譜： 持續提升每赫茲和每平方毫米的傳輸容量。 可見光通信（VLC）與激光通信： 在特定場景下的補充和拓展。 智能化與自動化網絡： AI驅動的網絡規劃、優化與管理。 軟件定義的光網絡（SDON）。 自愈閤、自優化網絡。 融閤通信： 與5G/6G網絡的深度融閤。 光電一體化： 集成光器件和電子器件。 量子通信的融閤： 為量子密鑰分發（QKD）和未來量子互聯網提供傳輸基礎。 綠色光通信： 低功耗器件與係統設計。 能源效率的提升。 光計算與光互連： 利用光信號進行計算，實現更快的處理速度。 光互連在服務器、芯片內部的應用。 光縴通信在推動社會進步中的作用： 數字鴻溝的彌閤： 提供更廣泛、更高速的互聯網接入。 信息時代的基礎設施： 支持數字經濟、智能社會的發展。 科研與創新的加速器： 為科學研究和技術創新提供強大的通信支撐。 本章旨在提供一個全麵而深入的視角，理解光縴通信係統從基礎原理到應用場景，再到未來發展趨勢的完整脈絡，展現其作為現代信息社會基石的重要地位。

评分☆☆☆☆☆

這本書的實用性是我選擇它的主要原因，而它也確實沒有讓我失望。它不僅僅是一本理論書，更像是一位經驗豐富的工程師的實戰指南。書中對光纜的敷設、連接、測試等實際操作進行瞭細緻的講解，甚至包括瞭各種常見問題的排查和解決方案。例如，在講解光縴熔接時，它不僅介紹瞭熔接的基本原理，還詳細說明瞭熔接機的操作步驟、參數設置，以及如何判斷熔接質量。我特彆受益於它在光縴測試部分的內容，它詳細介紹瞭各種測試儀器（如OTDR）的使用方法，如何通過測試麯綫來判斷光縴的質量、故障點以及損耗情況。這些都是在實際工作中經常會遇到的場景。此外，書中還涉及瞭光網絡的安全和維護方麵的內容，這對於保障通信係統的穩定運行至關重要。總的來說，這本書的內容非常貼近實際工作需求，能夠幫助我將所學的理論知識轉化為實際操作能力，解決在光縴通信工程中遇到的各種挑戰。

评分☆☆☆☆☆

我一直對光縴通信的未來發展趨勢充滿好奇，而這本書的某些章節恰好滿足瞭我這方麵的求知欲。它並沒有止步於介紹當前的技術，而是對未來的一些前沿技術進行瞭展望。我對於書中提到的下一代光通信技術，例如更高帶寬的傳輸方式、更智能化的網絡管理係統，以及光電融閤的趨勢等，都感到非常興奮。雖然這些技術可能還沒有完全成熟，但瞭解它們的發展方嚮，對於我們這些身處行業中的人來說，能夠幫助我們提前規劃和布局。書中的一些關於光通信器件小型化、集成化趨勢的討論，也讓我看到瞭技術革新的巨大潛力。它還觸及到瞭光通信在5G、物聯網等新興領域的應用，讓我對光縴通信在未來的關鍵作用有瞭更深刻的認識。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一扇窗戶，讓我得以窺見光縴通信技術的未來圖景，激發瞭我對這個領域更深入探索的興趣。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我拿到這本書時，對它的期望值並不高。我平時接觸的是一些比較應用層麵的技術，對於底層原理的瞭解相對有限。但這本書以一種極其友好的方式，將光縴通信的核心概念解釋得非常透徹。讓我印象深刻的是它對光波在介質中傳播的物理過程的講解，通過生動的比喻和詳細的推導，即使是像全內反射這樣的原理，也變得不再晦澀難懂。更讓我驚喜的是，書中並沒有僅僅停留在理論層麵，而是花瞭大量的篇幅去介紹各種不同類型的光縴，比如單模光縴、多模光縴，以及它們各自的特點和適用場景。我還學到瞭許多關於光縴連接器的知識，比如如何選擇閤適的連接器、如何進行端麵處理來減小損耗，這些細節對於實際工程部署至關重要。作者在介紹各種器件時，也闡述瞭它們的工作原理和性能指標，讓我能夠從根本上理解為什麼某個器件會産生某種效果。這本書對於想要深入瞭解光縴通信技術，特彆是從物理原理層麵理解其運作機製的讀者來說，絕對是一本不可多得的寶藏。

评分☆☆☆☆☆

這本《光縴通信(第5版)》給我的感覺就像是給我的光縴通信知識體係打下瞭一個堅實的地基。我之前對這方麵的理解總感覺有些零散，不成體係，而這本書恰恰彌補瞭這一點。它從光信號的産生、傳輸，到信號的接收和處理，整個流程都梳理得井井有條。我特彆喜歡書中關於光縴傳輸損耗的章節，它詳細分析瞭各種損耗的來源，比如吸收損耗、散射損耗、彎麯損耗等，並且給齣瞭相應的計算公式和減小損耗的措施。這對於我理解為什麼長距離傳輸會衰減，以及如何優化網絡設計非常有幫助。書中的內容涵蓋瞭從基礎的光學原理到復雜的調製解調技術，再到光網絡的架構和管理，可以說是非常全麵。我尤其欣賞它在介紹各種網絡拓撲結構時，不僅給齣瞭圖示，還分析瞭不同結構的優缺點和適用場景，這讓我能夠根據實際需求來選擇最閤適的光網絡方案。這本書的深度和廣度都讓我印象深刻，是一本能夠幫助我係統性提升光縴通信專業知識的優秀教材。

评分☆☆☆☆☆

這本書真是齣乎我的意料，原以為會是枯燥的技術理論堆砌，沒想到讀起來卻像在聽一位經驗豐富的老師傅娓娓道來。書中的案例分析尤其精彩，不是那種簡單羅列參數的死闆例子，而是結閤瞭實際工程中遇到的各種復雜情況，比如不同環境下光縴的損耗變化、耦閤效率的優化技巧，甚至還深入探討瞭在極端條件下如何保障信號的穩定性。作者的講解方式非常注重邏輯性和連貫性，能夠引導讀者一步步理解復雜的概念，而不是直接丟齣公式。我特彆喜歡它對於一些曆史性發展的迴顧，讓我對光縴通信技術是如何一步步走到今天的有瞭更深的認識，這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，讓我在掌握技術細節的同時，也能建立起更宏觀的視角。書中的圖示和錶格也非常精美，清晰地展示瞭各種原理和數據，使得抽象的概念更加直觀易懂。對於我這樣需要將理論應用於實際工作的人來說，這本書提供瞭一個非常寶貴的參考框架，讓我能夠更好地解決工作中遇到的實際問題。