基本信息
书名：光纤通信系统与网络
定价：25.00元
作者：胡庆,王敏琦
出版社：电子工业出版社
出版日期：2006-09-01
ISBN：9787121030055
字数：347.2
页码：237
版次：1
装帧：平装
开本：
商品重量：0.4kg
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内容提要
本书较全面地介绍了现代光纤通信系统和网络的构成及其分析设计方法，包括光纤通信系统与网络的原理和组成、光纤传输原理及传输特性、基本光纤通信器件、光纤通信系统及设计、SDH光同步数字传输网络、DWDM/WDM光传输网络、光纤接入网、高速光纤计算机网及全光通信网等内容。
全书注重理论与实践、设计与工程的结合，精选了一些当前*的应用实例进行分析，有助于读者学习。为了配合教学和学习，每章都精选数量的习题。可供科研、教学和工程技术人员参考，也可作为各高等院校工科通信与信息工程类专业课教材。
目录
作者介绍
文摘
序言
前言 信息爆炸的时代，数据传输的速度和容量的需求日益增长，光纤通信作为一种高效、大容量的传输方式，已经成为现代通信网络的基石。它以光波为载体，在玻璃纤维中传输信息，突破了传统电信号传输的瓶颈，为我们带来了前所未有的信息交流体验。本书将带领您深入探索光纤通信系统的奥秘，从基础原理到前沿技术，从系统设计到网络应用，为您构建一个全面、系统的知识体系。 第一章：光纤通信的基本原理 本章将从最基础的物理概念出发，为您揭示光纤通信的本质。我们将详细讲解光的传播特性，包括光的折射、反射、全反射等现象，这些都是光纤传输信号的根本依据。您将了解到光波的频率、波长、振幅等基本参数，以及它们在信息传输中的意义。 光的性质与传播 电磁波理论：光作为一种电磁波，其传播规律遵循麦克斯韦方程组。我们将简要回顾电磁波的产生、传播和接收过程。 光的衍射与干涉：尽管光纤通信主要依赖于光的直线传播，但衍射和干涉现象在某些光器件的设计和应用中仍有其重要性。 全反射原理：这是光纤实现信号高效传输的关键。我们将深入分析全反射发生的条件，以及它如何将光信号束缚在光纤内部，减少能量损失。 光纤的类型与结构 材料选择：光纤的传输性能很大程度上取决于其制造材料。我们将介绍石英光纤、塑料光纤等常见材料的特性、优缺点以及适用范围。 多模光纤与单模光纤：这是光纤通信中最核心的两种类型。我们将详细解析它们在芯径、折射率分布、模场直径等方面的差异，以及这些差异如何影响信号的传输特性，如模式色散、带宽等。 光纤的结构：除了纤芯和包层，光纤还有涂覆层、加强件等结构。我们将介绍这些组件的作用，以及它们如何保护光纤免受物理损伤，并提高其可靠性。 光纤中的损耗 吸收损耗：材料本身的吸收特性会导致光能损失。我们将探讨不同波长下材料的吸收谱，以及如何选择合适的波长以降低吸收损耗。 散射损耗：瑞利散射和米氏散射是光纤中的主要散射机制。我们将解释它们的成因，以及它们对信号传输的影响。 弯曲损耗：无论是宏弯还是微弯，都会导致光信号的泄露。我们将分析弯曲损耗的产生机理，以及如何避免或减小弯曲损耗。 连接损耗：光纤的连接，无论是熔接还是接续，都会引入一定的损耗。我们将介绍不同连接方式的优缺点，以及如何优化连接工艺以降低损耗。 光纤中的色散 模式色散：在多模光纤中，不同模式的光信号以不同的速度传播，导致信号脉冲展宽。我们将深入分析模式色散的成因，以及如何通过优化光纤设计来减小模式色散。 材料色散：不同波长的光在介质中的传播速度不同，也会导致信号脉冲展宽。我们将解释材料色散的来源，以及如何通过选择合适的波长范围来降低材料色散的影响。 波导色散：光纤的波导结构也会影响不同模式的传播速度，从而产生波导色散。我们将分析波导色散的机理，以及它与材料色散的协同作用。 偏振模色散（PMD）：在单模光纤中，由于制造缺陷或应力等原因，不同偏振态的光传播速度也可能不同，从而产生偏振模色散。我们将探讨PMD的成因及其对高速通信的影响。 第二章：光纤通信的关键器件 光纤通信系统的运行离不开一系列高性能的光电器件。本章将对这些核心器件进行深入剖析，让您了解它们的工作原理、关键技术以及在系统中的作用。 光源 激光器：激光器是光纤通信中最常用的光源，其高方向性、高单色性和高相干性是其重要优势。我们将介绍不同类型的激光器，如半导体激光器（LD）、光纤激光器等，以及它们的特性和应用。 发光二极管（LED）：LED作为一种成本较低的光源，在一些短距离、低速率的通信场景中有应用。我们将分析LED的结构、工作原理和光谱特性。 光源的参数：我们将讲解光源的输出功率、谱宽、调制特性等关键参数，以及它们对系统性能的影响。 光探测器 PIN光电二极管：PIN二极管是一种常用的光探测器，具有响应速度快、量子效率高等优点。我们将介绍其工作原理、结构和性能参数。 雪崩光电二极管（APD）：APD具有内建的增益机制，能够提供更高的灵敏度，适用于远距离传输。我们将解析APD的倍增机制和性能指标。 光探测器的参数：我们将讨论光探测器的响应速度、量子效率、噪声、暗电流等重要参数，以及它们如何影响系统的信噪比。 光调制器 电光调制器：利用电场改变材料的光学性质，实现对光的强度或相位进行调制。我们将介绍电光调制器的类型（如马赫-曾德尔调制器）和工作原理。 声光调制器：利用声波引起介质的密度变化，从而改变光的传播特性。我们将简要介绍声光调制器的原理。 直接调制与外部调制：我们将对比直接调制（将电信号直接加载到光源上）和外部调制（将光源产生的光信号通过调制器进行调制）的优缺点。 光放大器 掺铒光纤放大器（EDFA）：EDFA是光纤通信中最重要的一种光放大器，能够直接放大光信号，克服信号衰减。我们将深入讲解EDFA的工作原理，包括掺铒光纤、泵浦光、增益谱等。 半导体光放大器（SOA）：SOA是另一种重要的光放大器，具有小型化、易于集成等优点。我们将介绍SOA的结构和工作原理。 拉曼放大器：拉曼放大器利用受激拉曼散射效应放大光信号，在超长距离传输中具有重要应用。我们将简要介绍拉曼放大的原理。 光开关与复用器/解复用器 光开关：用于在光信号路径之间进行切换，实现信号的路由和分配。我们将介绍不同类型的光开关（如机械式、热光式、电光式）。 波分复用器（WDM）：允许多个不同波长的光信号在同一根光纤中传输。我们将重点介绍WDM的基本原理、关键器件（如光栅、棱镜、干涉仪）以及不同类型的WDM（如粗波分复用CWDM和密集波分复用DWDM）。 光解复用器：与复用器相对应，将混合的光信号分解成独立的信号。 第三章：光纤通信系统的构成与设计 本章将从系统层面出发，介绍光纤通信系统的基本组成部分、设计原则以及关键性能指标。 光纤通信系统的组成 发送端：包括光源、调制器、驱动电路等，将电信号转换为光信号。 传输链路：包括光纤、连接器、耦合器等，负责光信号的传输。 接收端：包括光探测器、放大器、解调器等，将光信号还原为电信号。 中继设备：如光放大器、再生中继器，用于补偿信号损耗和畸变，实现远距离传输。 系统的性能指标 传输速率：单位时间内传输的比特数。 误码率（BER）：传输过程中发生错误的比特数与总传输比特数的比值。 信噪比（SNR）：信号功率与噪声功率之比，是衡量信号质量的重要指标。 带宽：系统能够有效传输信号的频率范围。 传输距离：在满足一定性能指标的前提下，系统能够有效传输的最大距离。 系统的设计原则 损耗预算：在系统设计中，需要仔细计算并分配各个环节的损耗，确保信号能够以足够的功率到达接收端。 色散补偿：针对长距离传输带来的色散效应，需要采取适当的色散补偿措施，如色散补偿光纤（DCF）、光栅补偿器等。 功率预算：需要根据光源的输出功率、接收灵敏度以及各种损耗，计算出系统的功率裕度。 可靠性与稳定性：光纤通信系统需要在各种环境下长期稳定运行，因此需要考虑器件的可靠性、系统的冗余设计等。 常见的光纤通信系统类型 点对点系统：最基本的光纤通信系统，用于连接两个点。 多点连接系统：通过光分路器或交换机实现多个节点之间的连接。 光网络：将多个光纤通信系统互联，形成复杂的光通信网络。 第四章：光纤通信网络的应用与发展 光纤通信不仅是传输介质，更是构建现代信息社会的基础设施。本章将探讨光纤通信在各个领域的广泛应用，以及其未来的发展趋势。 电信网络 骨干网：承载着海量数据的长距离、高带宽传输。 接入网：将骨干网连接到用户终端，如光纤到户（FTTH）。 移动通信回传：为基站提供高速、可靠的传输通道。 数据通信网络 互联网：构建全球信息交换的基础。 数据中心互联：支持数据中心的快速扩展和高效运作。 企业网：满足企业日益增长的通信需求。 其他应用领域 有线电视网络：提供高清晰度的视频传输。 工业控制：实现远程监控和自动化控制。 医疗领域：支持远程医疗和高分辨率影像传输。 军事通信：提供安全、可靠的通信保障。 光纤通信技术的未来发展 更高传输速率：探索更高阶调制格式、多芯光纤、空分复用等技术，进一步提升传输容量。 更长传输距离：发展更高性能的光放大器、更有效的色散补偿技术。 智能化与软件定义网络（SDN）：将网络控制与数据转发分离，实现网络的智能化管理和灵活配置。 量子通信：探索量子密钥分发（QKD）等技术，构建更安全的通信网络。 光计算与光互连：将光技术应用于计算和芯片内部互连，实现更高的处理速度和能效。 结语 光纤通信系统与网络是一门充满活力和不断发展的学科。随着技术的进步，我们正不断突破传输的极限，构建一个更加互联互通、信息更加丰富多彩的未来。本书旨在为您提供一个坚实的基础，激发您对光纤通信技术的进一步探索和学习。希望本书能够成为您理解和掌握光纤通信技术的得力助手。
最近无意间翻到了这本《光纤通信系统与网络》，虽然我不是通信专业的科班出身，但是工作接触到这方面的内容，所以想找些资料来恶补一下。这本书拿到手，厚实的分量就让人感觉内容很扎实。封面设计比较简洁，直接点明了主题，胡庆和王敏琦的名字也比较显眼，应该是两位经验丰富的专家。我最看重的是这本书的系统性，很多初学者在接触一个新领域时，最怕的就是知识点零散，不成体系。从目录上看，它从基础的光纤传输原理讲起，到各种光器件、光网络架构，再到最新的发展趋势，几乎涵盖了光纤通信的方方面面。这一点我非常满意，感觉就像是给我铺了一条从入门到进阶的清晰路线图。我特别期待能深入了解一下其中关于“复用技术”和“光交换”的部分，因为这些是构建高效光网络的核心。另外，作者在专业领域的声誉也让我对这本书的权威性有了很高的期待，希望它能帮助我建立起一个全面而深刻的认识。