光縴技術/高等院校電子科學與技術專業係列教材 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《光縴技術/高等院校電子科學與技術專業係列教材》對光縴技術進行瞭全麵的科學總結和歸納。第1章迴顧瞭光縴技術、光縴通信與光縴傳感技術的發展過程和趨勢；第2章介紹瞭光縴光纜的一些基本特性以及現在工廠中常用的一些成纜方法；第3章從幾何光學和模式理論的角度闡述瞭光縴的傳輸理論；第4章在傳輸理論的基礎上介紹瞭新型光縴及其基本傳輸特性；第5、6章分彆介紹瞭基於光縴的常用無源和有源光縴器件的基本原理；第7章介紹瞭光縴傳感器的類彆、傳感原理、復用原理以及解調原理等，此外還介紹瞭幾種常用的光縴傳感網絡的原理；第8章介紹瞭光通信係統的基本結構和幾種比較前沿的光縴通信技術。
　　《光縴技術/高等院校電子科學與技術專業係列教材》可作為光通信、光電子技術、光學工程、光學、儀器科學與技術等專業的高年級本科生和研究生教材，也可供相關領域的科研人員和工程枝術人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 曆史迴顧
1.2 光縴技術基礎
1.3 光縴與通信網絡
1.4 光縴與傳感技術
1.5 光縴技術的發展
1.6 小結
思考與練習
參考文獻

第2章 光縴拉製及成纜
2.1 光縴的分類
2.2 光縴材料
2.3 光縴的拉製
2.4 光縴成纜技術
2.5 小結
思考與練習
參考文獻

第3章 光縴傳輸理論
3.1 基本結構
3.2 光綫理論
3.3 模式理論
3.4 單模光縴中的偏振現象
3.5 光在非正規光波導中的傳輸
3.6 小結
思考與練習
參考文獻

第4章 新型光縴和光縴的基本特性
4.1 不同波導結構的石英光縴
4.2 其他材料光縴
4.3 光縴的傳輸特性
4.4 小結
思考與練習
參考文獻

第5章 光無源器件
5.1 光縴連接器
5.2 光縴耦閤器
5.3 光隔離器
5.4 光環行器
5.5 光縴光柵
5.6 光學濾波器
5.7 光開關
5.8 光波分復用器件
5.9 小結
思考與練習
參考文獻

第6章 光有源器件
6.1 光調製器
6.2 光源
6.3 光探測器
6.4 光放大器
6.5 小結
思考與練習
參考文獻

第7章 光縴傳感技術
7.1 引言
7.2 光縴法珀傳感器
7.3 光縴白光乾涉傳感器
7.4 光縴光柵傳感器
7.5 光縴陀螺傳感器
7.6 其他類型光縴傳感器
7.7 小結
思考與練習
參考文獻

第8章 光縴通信技術
8.1 光縴通信係統概述
8.2 光復用技術
8.3 相乾光通信
8.4 光孤子通信技術
8.5 全光通信網
8.6 小結
思考與練習
參考文獻

前言/序言

光學通信與光電子學基礎 本書旨在為高等院校電子科學與技術專業的學生提供紮實的光學通信和光電子學理論基礎，並結閤現代技術發展趨勢，介紹相關核心概念、關鍵器件和係統設計原理。全書內容緊密圍繞專業培養目標，注重理論與實踐的結閤，為讀者未來從事相關領域的研究、開發或工程應用奠定堅實的基礎。 第一章 光學基礎 本章將從經典光學和現代光學兩個層麵，係統梳理光學通信與光電子學所依賴的基本理論。 1.1 電磁波理論與光的波動性 介紹麥剋斯韋方程組在描述電磁波傳播中的核心作用。 闡述光的乾涉、衍射和偏振等波動現象，以及這些現象在光通信中的應用（如光柵、偏振片等）。 講解光的傳播規律，包括反射、摺射，以及斯涅爾定律的推導和應用。 介紹惠更斯原理及其在波前傳播分析中的意義。 1.2 光的幾何光學 詳細講解幾何光學成像原理，包括透鏡、反射鏡的光路設計和成像公式。 分析像差的形成原因及其對光信號質量的影響，並介紹常見的像差校正方法（如消像散、色差校正）。 介紹光學係統的設計流程，包括物鏡、目鏡等關鍵部件的參數選擇。 講解光路設計中的關鍵概念，如焦距、放大率、視場等。 1.3 現代光學基礎 引入量子力學初步，講解光子的概念及其能量和動量。 介紹光與物質相互作用的基本機製，如吸收、發射和散射。 講解激光的基本原理，包括受激輻射、粒子數反轉和激光腔的構成。 介紹相乾光和非相乾光的區彆及其在通信應用中的意義。 初步介紹非綫性光學現象，為後續章節的光學非綫性效應打下基礎。 第二章 光學測量與乾涉 本章關注如何精確地測量光的基本參數和利用乾涉原理進行高精度測量，這對於光通信鏈路的構建和優化至關重要。 2.1 光強、光功率與光能量測量 介紹光度學和光度學的基本概念和單位，如流明、坎德拉、勒剋斯等。 講解光電探測器的基本原理，包括光電二極管、光電倍增管等。 介紹常用的光功率計和光能計的結構和工作方式。 討論測量過程中的不確定度分析和誤差來源。 2.2 波長與光譜測量 介紹不同類型的光譜儀，如光柵光譜儀、棱鏡光譜儀、傅裏葉變換光譜儀。 講解光譜分辨率、測量精度等關鍵參數。 介紹光的波長測量方法，如乾涉儀法、衍射光柵法。 討論不同光源（如LED、激光器）的光譜特性及其在通信中的重要性。 2.3 乾涉原理與應用 深入講解楊氏雙縫乾涉、菲索環、邁剋爾遜乾涉儀、馬赫-曾德爾乾涉儀等經典乾涉實驗。 分析乾涉條紋的形成條件和幾何關係。 詳細介紹乾涉儀在光學元件錶麵形貌測量、摺射率測量、距離測量等方麵的應用。 講解全息術的基本原理及其在信息存儲和顯示方麵的潛力。 第三章 光學材料與器件 光學材料是構成光電子器件的基礎，對器件的性能有著決定性的影響。本章將介紹關鍵的光學材料及其在各種光電子器件中的應用。 3.1 光學材料的分類與性質 介紹不同類彆光學材料的特點，如玻璃（石英玻璃、冕牌玻璃）、晶體（如鈮酸鋰、砷化鎵）、聚閤物等。 討論材料的光學常數，如摺射率、消光係數、色散特性。 分析材料的機械、熱、化學穩定性對器件可靠性的影響。 介紹材料的光學損耗機理（如吸收、散射）及其對信號傳輸的影響。 3.2 光波導理論與器件 講解光波導的形成機理，如介質界麵全反射。 介紹不同類型光波導，如平麵光波導、脊形光波導、光縴光波導。 分析光在波導中的傳播模式，如單模和多模。 介紹光波導器件，如光耦閤器、光分支器、光開關等。 3.3 發光器件 詳細介紹半導體發光二極管（LED）的工作原理、結構和特性。 講解激光二極管（LD）的pn結結構、注入增益、閾值電流等關鍵概念。 介紹不同類型的激光器，如半導體激光器、氣體激光器、固體激光器。 討論發光器件的光譜特性、效率、壽命等參數。 3.4 光探測器件 講解光電二極管（PD）的光電轉換原理，包括內光電效應。 介紹不同類型的光電探測器，如PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）。 分析探測器的量子效率、響應速度、噪聲等關鍵性能指標。 介紹光電倍增管（PMT）及其在弱光檢測中的優勢。 3.5 光調製與調製器件 介紹光調製的基本原理，即利用外部信號控製光的某些參數（強度、相位、頻率）。 講解電光效應、磁光效應、聲光效應等物理現象。 介紹常用的光調製器件，如電光調製器（如鈮酸鋰調製器）、聲光調製器。 分析調製器的帶寬、插入損耗、電壓等參數。 第四章 光通信係統原理 本章將聚焦於構建高效、可靠的光通信係統，從係統整體架構到關鍵子係統的設計和分析。 4.1 光通信係統的基本組成 介紹光通信係統的典型架構，包括信源、調製器、傳輸介質（光縴）、光放大器、解調器、光電探測器、接收機等。 闡述信號在光通信鏈路中的傳輸過程。 討論不同類型光通信係統的特點，如點對點係統、多用戶係統。 4.2 光信號的傳輸特性 詳細分析光在光縴中傳播的主要損耗機製，包括吸收損耗、散射損耗（瑞利散射、米氏散射）和彎麯損耗。 講解光信號的色散效應，包括材料色散、波導色散和偏振模色散，以及其對信號傳輸帶寬的影響。 介紹碼間串擾（ISI）的産生原因和緩解方法。 4.3 光調製與解調技術 深入介紹不同調製格式，如強度調製（AM）、相位調製（PM）、頻率調製（FM）等。 講解數字調製技術，如振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相位鍵控（PSK）、正交幅度調製（QAM）。 討論相乾光通信和非相乾光通信的原理和區彆。 介紹光解調技術，如外差檢測、零差檢測。 4.4 光放大器 介紹光放大器的作用和分類，包括摻鉺光縴放大器（EDFA）、半導體光放大器（SOA）。 詳細講解EDFA的工作原理，包括泵浦光、能量轉移、增益機製。 討論光放大器的噪聲特性，如自發輻射放大（ASE）。 分析光放大器在長距離光通信中的關鍵作用。 4.5 光網絡的拓撲與復用技術 介紹光通信網絡的基本拓撲結構，如點對點、總綫型、環型、星型、網狀型。 講解多種復用技術，包括時分復用（TDM）、頻分復用（FDM）、波分復用（WDM）。 重點介紹波分復用技術（WDM）及其在提高光縴傳輸容量中的核心地位，包括粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM）。 討論無源光網絡（PON）等接入網技術。 第五章 光電子集成與先進技術 本章將展望光電子技術的發展方嚮，介紹光電子集成、光子集成電路（PIC）等前沿技術，以及其在未來通信和計算中的應用潛力。 5.1 光子集成電路（PIC） 介紹光子集成電路的基本概念，即將多個光學器件集成在同一芯片上。 講解PIC的優勢，如體積小、功耗低、成本低、速度快。 介紹PIC的材料平颱，如矽光子、氮化矽、磷化銦等。 討論PIC在光通信、光計算、傳感等領域的應用前景。 5.2 光電子器件的集成與封裝 講解不同光電子器件的集成技術，如鍵閤技術、光刻技術。 介紹光器件的封裝技術，如光縴耦閤、熱管理。 討論集成器件的性能優化和可靠性問題。 5.3 新型光電子材料與器件 介紹前沿的光電子材料，如二維材料（石墨烯、過渡金屬硫化物）在光電子器件中的應用。 探討量子點、量子阱等納米材料在發光和探測器件中的潛力。 介紹錶麵等離激元（SPP）等新興概念及其在光子器件中的應用。 5.4 光通信的未來發展趨勢 探討超高速光通信技術的挑戰與機遇，如太比特/秒通信。 分析人工智能（AI）在光通信網絡中的應用，如智能路由、網絡優化。 討論自由空間光通信（FSOC）技術及其應用場景。 展望光計算、量子通信等新興領域對光電子技術的需求。 本書特色： 內容全麵且深入： 涵蓋瞭光學基礎、光學測量、光學材料與器件、光通信係統原理以及光電子集成等核心內容，既有理論深度，又有工程實踐的指導意義。 結構清晰，邏輯嚴謹： 各章節之間循序漸進，概念的引入和發展具有清晰的邏輯脈絡，便於讀者理解和掌握。 理論與應用並重： 在闡述基本原理的同時，積極結閤現代光通信係統和光電子器件的實際應用案例，幫助讀者建立理論與實踐的橋梁。 緊扣專業培養目標： 內容設計充分考慮瞭電子科學與技術專業學生的知識結構和能力要求，旨在培養具備解決實際問題能力的復閤型人纔。 語言精煉，錶達準確： 力求用清晰、準確的語言闡述復雜的光學和光電子學概念，避免使用模糊或晦澀的錶達。 通過學習本書，學生將能夠係統掌握光學通信和光電子學領域的關鍵知識，為未來在該領域的學習和研究打下堅實的基礎，並能對該領域的最新發展動態有初步的認識。