光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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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
• 相乾光通信
• 光縴放大

店铺： 巧艺图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302456780

商品编码：29906670864

包装：平装-胶订

出版时间：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

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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一定的頻移，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

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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國內外研究進展；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

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作者介紹

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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。已在國內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。已在國內外期刊上發錶論文十餘篇。

文摘

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序言

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《光縴通信的基石：光信號的精妙調製與傳輸》 在當今信息爆炸的時代，光縴通信以其超高的帶寬、低損耗以及不受電磁乾擾的特性，成為支撐全球信息網絡發展的關鍵技術。從互聯網骨乾網到傢庭寬帶，再到各種高速數據傳輸應用，光縴通信無處不在。而在這項技術的背後，隱藏著一群精密而迷人的物理現象，它們共同構成瞭光信號得以高效、穩定傳輸的物質基礎。本書旨在深入探討那些支撐光縴通信發展、決定其性能的關鍵物理效應，特彆是光信號在光縴中傳播時所經曆的各種精妙的調製和變換過程，以及這些過程如何被巧妙地應用於提升通信係統的整體性能。 第一章：光縴結構與光信號傳播的基本原理 要理解光信號在光縴中的傳播，首先需要對光縴本身的結構及其工作原理有清晰的認識。本書將從光縴的基本構成齣發，詳細介紹其核心——縴芯和包層——的材料特性、摺射率分布以及它們如何通過全內反射的原理引導光波在縴芯中傳播。我們將解析不同類型光縴（如單模光縴和多模光縴）的結構特點，以及它們對光信號傳輸模式的影響。 在此基礎上，我們將深入闡述光信號在理想光縴中傳播的基本物理模型，包括惠更斯原理、光波方程的導齣與求解，以及模式的概念。我們會解釋為什麼光縴能夠引導光傳播，並簡要介紹色散效應（包括材料色散和波導色散）的初步概念，它們是限製光信號傳輸距離和速率的重要因素。我們還將觸及偏振態的概念，以及它在某些特定通信應用中的重要性。 第二章：光縴損耗的根源與抑製 光信號在傳輸過程中不可避免地會遇到損耗，這直接影響瞭信號的傳輸距離和功率。本章將全麵剖析導緻光縴損耗的主要物理機製。 吸收損耗： 詳細解釋材料本身的內在吸收（如紅外吸收、紫外吸收）以及由光縴製造過程中引入的雜質（如羥基離子、金屬離子）引起的吸收。我們將介紹不同波長範圍內吸收損耗的特點，以及如何通過優化光縴材料和製造工藝來降低吸收損耗。 散射損耗： 重點分析瑞利散射，這是由光縴材料內部微觀不均勻性引起的彈性散射，它在所有波長下都存在，並且與波長的四次方成反比。我們將解釋其微觀物理機製，以及為何短波長光縴通信損耗較大。 彎麯損耗： 討論宏觀彎麯損耗和微觀彎麯損耗。宏觀彎麯是指光縴的大幅度彎麯，導緻部分光能泄露；微觀彎麯則是由於光縴製造過程中的不規則性或外部壓力導緻的微小形變，引起的能量損耗。我們將分析彎麯半徑與損耗的關係，以及在實際布綫中應注意的問題。 其他損耗： 簡要介紹連接損耗（如熔接損耗和接頭損耗）以及其産生原因，並探討降低這些損耗的工程技術。 第三章：光縴中的非綫性效應：信號的演化與影響 當光信號的功率達到一定閾值時，光縴材料的介電常數會隨著光場強度發生變化，從而引入一係列非綫性效應。這些效應既可能對信號産生不利影響，也可能被巧妙地利用來增強通信性能。 自相位調製（SPM）： 詳細闡述SPM的物理機製，即光強變化引起摺射率變化，進而導緻光脈衝相位隨時間發生改變，從而引起光譜展寬。我們將分析SPM對信號頻譜的影響，以及它如何與色散相互作用，産生“自我重塑”等現象。 交叉相位調製（XPM）： 解釋XPM，即一個波長的光信號其強度變化會影響另一波長光信號的相位，這在多波長係統中尤為重要。我們將分析XPM對多通道信號的串擾和互調失真的影響。 四波混頻（FWM）： 深入探討FWM，即在多個信號光存在時，非綫性效應會産生新的頻率成分，從而導緻信號失真和功率損耗。我們將分析FWM的發生條件，及其在密集波分復用（DWDM）係統中的危害，並介紹抑製FWM的方法。 受激拉曼散射（SRS）與受激布裏淵散射（SBS）： 本章將對SRS和SBS進行詳細介紹。SRS是一種非彈性散射過程，它以泵浦光的能量激發光子在光縴材料中的聲學振動（聲子），並將一部分能量傳遞給光子，産生新的、頻率較低的光。我們將分析SRS的閾值、能量傳遞過程，以及它如何限製光信號的傳輸功率。SBS則是另一種非彈性散射過程，它以泵浦光的能量激發光縴介質中的聲學振動，並産生一個頻率更低的反嚮散射光，同時産生一個反嚮傳播的聲波。我們將深入分析SBS的閾值、功率增益、以及其在光縴放大器和光縴激光器中的作用。SBS的齣現通常會對光信號的傳輸産生嚴重的限製，因為它會將一部分光能量以反嚮傳播的形式損失掉，而且該散射光會隨著泵浦光功率的增加而顯著增強。 第四章：增益介質與光縴放大器：信號的再生之路 為瞭剋服光縴傳輸過程中的損耗，周期性地對信號進行放大是必不可少的。本章將聚焦於光縴放大器的工作原理和關鍵技術。 摻鉺光縴放大器（EDFA）： EDFA是目前應用最廣泛的光縴放大器。我們將詳細解析摻鉺光縴中鉺離子的能級結構、吸收和發射特性，以及EDFA的工作泵浦機製。我們將探討EDFA的增益譜、噪聲係數、飽和光功率等關鍵參數，以及它們對通信係統性能的影響。 其他類型光縴放大器： 簡要介紹其他重要的光縴放大器，如摻鐿光縴放大器（EDFA）、半導體光放大器（SOA）等，並闡述它們各自的特點和適用場景。 光縴放大器在通信係統中的應用： 闡述光縴放大器在長距離傳輸、波分復用係統中的關鍵作用，以及如何通過級聯、泵浦方案優化等技術來提升放大器的性能。 第五章：光信號的調製與解調技術 高效的信息傳輸離不開先進的調製解調技術。本章將係統介紹光縴通信中常用的調製和解調方式。 強度調製/直接檢測（IM/DD）： 這是最簡單、最常用的調製方式。我們將介紹幅度調製、脈衝寬度調製、脈衝位置調製等，以及它們在光電探測器上的直接檢測原理。 相乾光通信： 探討相乾光通信的優勢，包括更高的靈敏度、更好的抗噪聲能力以及更靈活的調製格式。我們將詳細介紹相位調製（PSK）、頻移鍵控（FSK）等相乾調製方式，以及相乾光接收機的工作原理。 高級調製格式： 介紹QPSK、16QAM等更高級的調製格式，它們能夠在一個符號中傳輸更多比特信息，從而提高頻譜效率。我們將分析這些調製格式的特點、實現方式及其在高速光通信中的應用。 光調製器的分類與選擇： 介紹不同類型的光調製器，如電光調製器、聲光調製器等，以及它們的工作原理和在通信係統中的選擇依據。 第六章：光縴色散補償技術 色散是限製光信號傳輸速率和距離的主要障礙之一。本章將深入探討各種色散補償技術。 色散的類型與影響： 再次迴顧材料色散和波導色散，並詳細分析它們對不同波長、不同碼元速率下光信號波形的影響，例如脈衝展寬、碼間乾擾（ISI）等。 色散補償光縴（DCF）： 介紹DCF的工作原理，其負的色散係數如何抵消標準單模光縴的正色散，以及DCF的設計與應用。 光柵型色散補償器： 探討光縴布拉格光柵（FBG）和體布拉格光柵（BBG）等光學元件在色散補償中的應用，分析其補償機製和優缺點。 電子色散補償（EDC）： 介紹在數字信號處理（DSP）層麵進行的色散補償技術，其靈活性和適應性，以及在現代高速光通信係統中的重要性。 動態色散補償： 探討如何根據係統實際情況實時調整色散補償參數，以應對環境變化和係統不確定性。 第七章：光通信係統的設計與性能優化 本章將綜閤運用前幾章所介紹的物理原理和技術，探討光通信係統的整體設計思路和性能優化策略。 鏈路預算分析： 講解如何進行鏈路預算，計算係統的功率裕度，以確保信號能夠可靠傳輸。 噪聲分析與抑製： 分析係統中各種噪聲源（如放大器噪聲、探測器噪聲、串擾噪聲等），以及降低噪聲對信號質量影響的策略。 誤碼率（BER）與信噪比（SNR）： 闡述BER和SNR在衡量通信係統性能中的作用，以及如何通過優化設計來降低BER。 波分復用（WDM）技術： 詳細介紹波分復用技術，包括波分復用（WDM）、密集波分復用（DWDM）和粗波分復用（CWDM）的原理、優勢以及在提升通信容量方麵的作用。 前嚮糾錯（FEC）技術： 介紹FEC的作用，它如何在數據傳輸過程中加入冗餘信息，從而在接收端檢測並糾正錯誤，提高係統的可靠性。 下一代光通信技術展望： 簡要展望未來光通信技術的發展方嚮，如可見光通信、自由空間光通信、太赫茲通信等，以及它們可能帶來的革新。 本書通過係統性地梳理光縴通信中的核心物理現象和關鍵技術，力求為讀者構建一個全麵而深入的理解框架。我們相信，掌握這些基礎知識，將有助於更深刻地理解當前光縴通信技術的進步，並為未來的技術創新奠定堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對基礎科學充滿好奇的學生，我一直試圖理解那些支撐起我們現代科技的深層原理。《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，恰好滿足瞭我對知識的渴望。作者以一種非常係統的方式，為我揭示瞭光與物質之間微妙而深刻的互動——布裏淵散射。書中的前幾章，詳細闡述瞭布裏淵散射的微觀物理過程，包括光子與聲子的相互作用，以及能量和動量的轉移。我特彆喜歡書中關於拉曼散射和布裏淵散射的對比分析，這讓我更清晰地認識到瞭它們之間的區彆與聯係，以及它們在不同應用場景下的特點。更讓我感到驚嘆的是，作者並沒有將布裏淵散射停留在純粹的理論層麵，而是將其與光縴通信技術緊密地聯係起來。書中關於如何利用布裏淵散射效應來監測光縴的溫度變化、應變變化，甚至誘導産生動態光柵，從而實現光信號的整形和濾波，讓我對通信技術的復雜性和精妙性有瞭全新的認識。這本書不僅拓寬瞭我的知識麵，更激發瞭我對光學和通信領域更深入探索的興趣。

评分☆☆☆☆☆

這本《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》簡直就像一本為我量身定製的秘籍！我一直對信息傳輸的底層原理感到著迷，總覺得現代通信的便捷背後一定隱藏著許多精妙的物理學智慧。當我翻開這本書，首先被其嚴謹的邏輯和清晰的脈絡所吸引。作者並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的公式，而是循序漸進地從布裏淵散射的基本概念講起，將抽象的光與物質相互作用的過程形象地描繪齣來。我尤其喜歡其中關於聲子和光子的類比，這讓我能更容易地理解能量在傳播過程中發生的轉化。書中對於布裏淵散射産生的各種條件，如光強、光縴材料特性、溫度等影響因素的詳細分析，更是讓我大開眼界。我之前總以為光縴通信就是簡單地將光信號“一股腦”地傳輸過去，現在纔明白，原來在光信號的旅途中，還存在著如此微妙的“迴聲”和“漣漪”，這些“迴聲”和“漣漪”竟然還能被巧妙地利用來提升通信質量、實現各種高級功能！書中的圖示和實驗數據也相當紮實，為理論講解提供瞭有力的支撐，讓我這個非物理學專業背景的讀者也能信服其科學性。讀這本書的過程，更像是在探索一個未知的、充滿奇妙現象的物理世界，每一次翻頁都充滿瞭期待和驚喜。

评分☆☆☆☆☆

我對光學通信一直有著濃厚的興趣，特彆是那些能夠提升信號傳輸效率和穩定性的技術。《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，對我來說是一次深刻的學習體驗。作者以一種非常學術但又不失趣味的方式，引導我進入瞭布裏淵散射這個奇妙的世界。書中的前半部分，詳細地介紹瞭布裏淵散射的物理機製，包括其産生條件、頻譜特性以及與聲子的相互作用。我尤其對書中關於布裏淵散射增益和損耗的數學模型推導印象深刻，雖然一開始覺得有些挑戰，但經過反復研讀，並對照書中的圖錶，我逐漸領悟瞭其中的精髓。這本書最吸引我的地方在於，它並沒有止步於理論的講解，而是將布裏淵散射與通信技術緊密地聯係起來。書中關於如何利用布裏淵散射效應來提升光信號的信噪比、降低誤碼率，以及實現光信號的頻率梳等方麵的應用，讓我看到瞭巨大的潛力和價值。我曾經在一些學術論文中零散地接觸過這些概念，但這本書將它們係統地整閤在一起，並進行瞭深入的分析，這對我理解光通信的未來發展方嚮非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

我最近在做關於下一代高速光通信係統的研究，其中一個關鍵的技術瓶頸是如何在高密度、高帶寬的環境下精確地監測光信號的質量和狀態。《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書的齣現，簡直是我研究道路上的一道曙光。它不僅僅是在介紹布裏淵散射這個現象本身，更重要的是，它深入剖析瞭如何將這一現象轉化為實際可用的通信工具。書中的章節，例如“基於布裏淵散射的光縴傳感技術”和“布裏淵動態光柵在光通信中的應用”，對我來說具有極高的參考價值。作者詳細闡述瞭如何利用布裏淵散射産生的瑞利散射峰位移來監測光縴的溫度和應變，這對於構建分布式光縴傳感網絡至關重要。更令我興奮的是，書中關於布裏淵動態光柵在光放大器、光開關以及光梳梳齒鎖定等方麵的應用探討。這些技術方案，如果能成功實現，將極大地提升光通信係統的性能，降低噪聲，拓寬帶寬。我特彆關注書中關於如何優化布裏淵散射參數以實現特定功能的討論，這為我後續的實驗設計提供瞭寶貴的思路。這本書的理論深度和應用廣度都超齣瞭我的預期，它讓我看到瞭布裏淵散射這一看似基礎的物理效應，在現代通信技術中扮演著如此關鍵且不可或缺的角色。

评分☆☆☆☆☆

我在互聯網通信領域工作多年，深知信號完整性和傳輸效率對於構建穩定、高速的網絡至關重要。最近，我注意到關於光縴通信中一些新興的技術，而《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，恰好為我揭示瞭其中一個關鍵的機製——布裏淵散射。這本書的獨特之處在於，它並沒有簡單地介紹布裏淵散射是一個現象，而是深入挖掘瞭其在通信技術中的“應用”潛力。書中關於如何利用布裏淵散射來提高信號的信噪比，抑製信號的畸變，以及實現更精確的光信號路由，都讓我耳目一新。我尤其關注書中關於“布裏淵頻移”和“布裏淵增益”在實際通信鏈路中的應用案例。例如，如何通過測量布裏淵頻移來補償由於溫度變化導緻的光縴長度變化，從而保持信號的穩定傳輸。又如，如何通過巧妙地設計泵浦光來利用布裏淵增益放大信號，從而剋服長距離傳輸中的損耗。這本書的實用性和前瞻性，讓我看到瞭布裏淵散射在未來光通信網絡中的巨大潛力。

评分☆☆☆☆☆

長期以來，我對那些能夠“無中生有”或者“化乾戈為玉帛”的技術都充滿瞭敬意。布裏淵散射，在我最初的認知裏，似乎更多地與信號損耗和乾擾相關聯，但《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，徹底顛覆瞭我的這一看法。作者以極其細膩的筆觸，描繪瞭布裏淵散射如何從一個可能帶來挑戰的物理現象，轉變為提升通信性能的關鍵技術。書中關於如何利用布裏淵散射效應來實現對光信號的精密調控，例如，通過誘導布裏淵散射來産生動態光柵，進而實現高效的光縴濾波器和光開關。這對於構建更加靈活和高效的光網絡具有革命性的意義。我特彆喜歡書中對“受激布裏淵散射”（SBS）的深入探討，以及如何利用這一效應來放大微弱的光信號，從而在超長距離傳輸中保持信號的完整性。這本書不僅讓我認識到瞭布裏淵散射的“正麵”價值，更讓我領略到瞭科學研究中“變廢為寶”的智慧。

评分☆☆☆☆☆

在我看來，真正的科技書籍，不僅在於其內容的深度，更在於其能否激發讀者的思考和探索欲。《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，無疑具備瞭這樣的特質。作者並沒有止步於對布裏淵散射現象的錶麵描述，而是對其背後的物理機製進行瞭深刻的剖析，並將其與光縴通信的實際應用場景相結閤。我尤其欣賞書中對於“布裏淵散射光譜”的詳細解讀，以及如何通過分析這一光譜來獲取關於光縴狀態和信號特性的關鍵信息。這就像是在為光縴通信係統提供瞭一個“聽診器”，能夠深入地瞭解其內部的運行狀況。書中關於利用布裏淵散射來監測光縴的損耗分布、溫度變化以及應變分布等方麵的應用，讓我看到瞭分布式傳感技術在不同領域中的巨大潛力。這本書不僅提升瞭我對布裏淵散射的理論認知，更重要的是，它讓我意識到，許多看似微不足道的物理效應，都可能在科技發展的洪流中扮演著至關重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

我一直對那些能夠“化腐朽為神奇”的技術抱有濃厚的興趣，而布裏淵散射在我看來，就屬於這一類。它本身可能被視為一種能量損耗或信號乾擾，但在這本《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》中，我看到瞭它被巧妙地轉化為提升通信係統性能的強大工具。作者在書中詳細闡述瞭布裏淵散射在構建高效光放大器中的作用，特彆是如何通過泵浦光誘導布裏淵增益來放大弱信號。這對於長距離、高損耗的光縴通信鏈路來說，無疑是至關重要的。書中關於如何精確控製泵浦光參數，以獲得最佳的增益係數和最低的噪聲，讓我對布裏淵放大器的設計有瞭更深入的理解。此外，書中關於布裏淵散射在光信號的頻率梳生成和穩定化方麵的應用，也讓我看到瞭其在下一代光網絡中作為超寬帶信號源的巨大潛力。這本書不僅僅是理論的堆砌，它更像是一次次的案例分析，展示瞭布裏淵散射如何從一個物理現象，一步步演變成推動通信技術發展的關鍵力量。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我最初是被這本書的書名吸引的。當時我在思考光縴通信領域有哪些尚未被充分挖掘的潛力，而“布裏淵散射”這個詞組就讓我覺得，這裏麵一定有故事。拿到書後，我發現作者對這一領域的掌握真是爐火純青。他不僅僅是一個理論的闡述者，更像是一個經驗豐富的實踐者，將復雜的物理原理通過通俗易懂的語言娓娓道來。我喜歡書中對布裏淵散射在不同光縴類型、不同傳輸模式下的行為差異的對比分析，這讓讀者能更全麵地理解其適用範圍和局限性。此外，書中關於如何抑製和利用布裏淵散射的章節，更是直擊痛點。我知道在長距離光傳輸中，布裏淵散射有時會帶來信號失真和損耗，而這本書則提供瞭多種有效的解決方案，例如通過改變光信號的調製方式、采用特殊的光縴結構等。這種“授人以漁”的講解方式，讓我不僅理解瞭現象，更學會瞭如何應對和利用它。書中大量的參考文獻也錶明瞭作者的研究是建立在紮實的基礎之上的，這讓我對書中的內容充滿瞭信任。

评分☆☆☆☆☆

我是一名光學工程師，日常工作涉及到光縴通信係統的設計和優化。《光縴中的布裏淵散射效應在通信技術中的應用》這本書，簡直就是我工作中的一本“聖經”。它提供瞭一個全麵且深入的視角來理解布裏淵散射在現代通信領域中的作用。我特彆欣賞作者在介紹布裏淵散射效應時，並沒有迴避其復雜性，而是用清晰的語言和詳實的圖錶，將高階散射、非綫性效應等潛在問題一一呈現，並給齣瞭相應的解決方案。書中關於如何通過精確控製激光器的頻率、功率以及光縴的幾何結構來優化布裏淵散射的行為，為我實際工程設計提供瞭非常有價值的指導。我對於書中“利用布裏淵散射實現光縴分布式傳感”這一章節尤為關注，書中詳細闡述瞭如何通過測量布裏淵散射光的頻率和強度變化來監測光縴的溫度、應力甚至彎麯，這在電力、石油、地質等領域具有廣泛的應用前景。這本書不僅提升瞭我對布裏淵散射的理論認知，更重要的是，它直接指導瞭我如何在實際工程中應用這些知識，解決實際問題。