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黎洪松 著

图书标签:

• 光通信
• 光纤通信
• 通信原理
• 光电子技术
• 信息技术
• 通信工程
• 信号处理
• 光器件
• 系统设计
• 网络工程

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040245592

版次：1

商品编码：11806119

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2008-09-01

用纸：胶版纸

页数：251

正文语种：中文

内容简介

　　《光通信原理与系统》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书系统讲述了光通信的基本原理和关键技术，包括光纤通信和无线光通信两部分。第1章概述光通信的系统组成、关键技术和光通信的发展；第2章讲述与光通信有关的基础理论；第3章~第6章讲述光纤通信所涉及的光纤、光通信器件、光纤通信系统和光通信网络；第7章讲述无线光通信，包括大气激光通信、卫星激光通信和水下激光通信。
　　《光通信原理与系统》可作为通信工程、电子信息以及相近专业本科生的教材，也可作为通信类研究生或工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

第1章　光通信概述
1．1　光波的电磁频谱
1．2　光通信发展
1．3　光通信系统组成
1．4　光通信系统的基本问题与主要性能指标
1．4．1　衰减
1．4．2　色散
1．4．3　最大比特率
1．4．4　带宽
1．4．5　传输距离
1．4．6　通信容量
习题

第2章　光通信的理论基础
2．1　光的波粒二象性
2．2　电磁场理论基础
2．2．1　电磁场基本方程
2．2．2　电磁场边界条件
2．2．3　波动方程和亥姆霍兹方程
2．2．4　均匀平面电磁波
2．2．5　平面电磁波的偏振状态
2．2．6　F面波的反射和折射

2．3　光学理论基础
2．3．1　几何光学的基本定律
2．3．2　光源与光谱
2．3．3　光的干涉与衍射
2．3．4　光与介质的相互作用
2．3．5　非线性光学效应
2．3．6　光在介质中传播
习题

第3章　光纤
3．1　光纤概述
3．1．1　光纤结构
3．1．2　光纤材料
3．1．3　光纤制造
3．1．4　光纤分类
3．1．5　光缆

3．2　光纤传输理论
3．2．1　阶跃型光纤的光线理论分析
3．2．2　阶跃型光纤的标量近似分析
3．2．3　渐变型光纤的光线理论分析

3．3　光纤的传输特性
3．3．1　光纤损耗
3．3．2　光纤色散
3．3．3　光纤可用频谱

3．4　常用单模光纤
3．4．1　常规单模光纤
3．4．2　色散位移光纤（DSF）
3．4．3　非零色散光纤（NZDF）
3．4．4　色散平坦光纤（DFF）
3．4．5　色散补偿光纤（DCF）

3．5　光纤的非线性效应
3．5．1　自相位调制与交叉相位调制
3．5．2　四波混频
3．5．3　受激布里渊散射
3．5．4　受激拉曼散射
习题

第4章　光通信器件
4．1　半导体激光器
4．1．1　半导体激光器原理
4．1．2　激光器的基本组成
4．1．3　半导体激光器的机理
4．1．4　制作激光器的材料
4．1．5　F-P腔激光器
4．1．6　量子阱半导体激光器
4．1．7　分布反馈激光器
4．1．8　半导体激光器的工作特性
4．1．9　光纤通信使用的激光器
4．1．1　0固体蓝光激光器

4．2　半导体发光二极管（LED）
4．2．1　LED工作原理
4．2．2　LED工作特性

4．3　光放大器
4．3．1　概述
4．3．2　光放大器分类
4．3．3　掺铒光纤放大器（EDFA）
4．3．4　拉曼光纤放大器（SRA）
4．3．5　半导体光放大器
4．3．6　其他光放大器

4．4　光检测器
4．4．1　生导体的光电效应
4．4．2　PN光电二极管
4．4．3　雪崩光电二极管
4．4．4　光检测器性能参数
4．4．5　光检测器噪声

4．5　其他光通信器件
4．5．1　连接器
4．5．2　光纤耦合器
4．5．3　光滤波器
4．5．4　光衰减器
4．5．5　光开关
4．5．6　光隔离器与光环形器
4．5．7　波分复用器／解复用器
4．5．8　调制器
习题

第5章　光纤通信系统
5．1　数字光纤通信系统
5．1．1　数字光纤通信系统的基本组成
5．1．2　数字光发送机
5．1．3　数字光接收机
5．1．4　强度调制一直接检波光纤数字通信系统
5．1．5　SDHy匕纤通信系统
5．1．6　数字光纤通信系统设计
5．1．7　数字光纤通信系统的可靠性

5．2　模拟光纤通信系统
5．2．1　模拟光纤通信系统组成
5．2．2　模拟信号的强度调制
5．2．3　模拟基带直接光强调制光纤传输系统
5．2．4　多信道模拟光纤传输系统

5．3　波分复用（WDM）光纤传输系统
5．3．1　WDM概述
5．3．2　WDM系统的基本形式
5．3．3　WDM系统组成
5．3．4　WDM系统规范

5．4　光孤子通信系统
5．4．1　光孤子通信原理
5．4．2　光孤子通信系统组成
5．4．3　光孤子通信的关键技术

5．5　相干光通信系统
5．5．1　相干光通信原理
5．5．2　相干光通信系统组成
5．5．3　相干光通信的优点
5．5．4　相干光通信的关键技术
习题

第6章　光网络
6．1　光网络概述
6．1．1　通信网络的发展
6．1．2　通信网络分层模型
6．1．3　光传送网与全光网络
6．1．4　光传送网的分层结构

6．2　SDH传送网
6．2．1　SDH传送网分层模型
6．2．2　SDH传送网物理拓扑结构
6．2．3　SDH传送网的保护技术
6．2．4　SDH组网
6．2．5　SDH网络管理

6．3　WDM光传送网
6．3．1　WDM与光传送网
6．3．2　WDM传送网的优点
6．3．3　光分插复用器（OADM）
6．3．4　光交叉连接（OXC）
6．3．5　光交换技术
6．3．6　波长转换技术
6．3．7　WDM网络管理

6．4　光接入网
6．4．1　光接入网的基本概念
6．4．2　光接入网的分类
6．4．3　光接入网的拓扑结构
6．4．4　光纤以太网
6．4．5　无源光网络（PON）
6．4．6　混合光纤同轴网（HFC）

6．5　光因特网（PoverWDM）
6．5．1　什么是光因特网
6．5．2　Poverx
习题

第7章　无线激光通信
7．1　大气激光通信
7．1．1　大气激光通信概述
7．1．2　激光在大气信道中的传播特性
7．1．3　大气激光通信的关键技术
7．1．4　大气激光通信系统

7．2　水下激光通信
7．2．1　水下激光逋信的应用
7．2．2　海水信道
7．2．3　海水信道的损耗特性
7．2．4　固体蓝光激光器
7．2．5　对潜蓝绿激光通信系统

7．3　卫星激光通信
7．3．1　卫星通信概述
7．3．2　卫星激光通信系统简介
7．3．3　自由空间的光传播
7．3．4　星间激光通信中的光学天线
7．3．5　星间激光通信中的PAT系统
7．3．6　星间激光通信系统
习题
参考文献

《光电转换：从量子跃迁到信息洪流》 内容梗概 《光电转换：从量子跃迁到信息洪流》是一部深度探索光与电相互作用的科学著作，它将读者从微观的量子世界引向宏观的信息时代，揭示了光电转换技术如何成为现代社会不可或缺的基石。本书并非一本教科书，而是以严谨而不失趣味的笔触，梳理了光电转换领域的发展脉络、核心原理、关键技术以及未来的发展趋势。它旨在为对物理学、电子工程、材料科学乃至信息技术感兴趣的读者提供一个全面且深刻的认识框架。 第一篇：微观世界的对话——光子的诞生与物质的响应 本篇将读者带入量子力学的奇妙殿堂，细致阐述了光子作为基本粒子，其产生和湮灭的微观机制。我们将从经典电磁波理论的局限性出发，引入普朗克的能量子假设，进而深入到爱因斯坦的光电效应解释，理解光量子的概念。 第一章：光子的奇旅——从黑体辐射到光电效应 回顾经典物理学在解释黑体辐射时的困境，引入量子假说。 深入剖析光电效应的实验现象，包括光电导、光电发射阈值频率、光电流与光强关系等，并阐释爱因斯坦光子说的革命性意义。 探讨了不同材料对光子的吸收和激发特性，为后续光电器件的工作原理奠定基础。 第二章：半导体材料的量子之舞——能带理论与载流子产生 介绍晶体结构和周期势场下的电子行为，引出能带理论。 详细讲解价带、导带、禁带宽度等概念，以及本征半导体和掺杂半导体的导电机制。 阐述光激发载流子（电子-空穴对）产生的过程，包括吸收光子能量、跃迁至导带，以及其后的复合过程。 探讨了不同半导体材料（如硅、砷化镓、氮化镓等）的能带结构特性及其对光电转换效率的影响。 第三章：光与物质的交互——吸收、发射与散射 深入分析光子与物质相互作用的微观过程，包括弹性散射、非弹性散射（如拉曼散射）。 详细介绍半导体材料中光子吸收的谱学特性，以及不同波长光子与材料禁带宽度的匹配关系。 探讨光子发射的机理，包括自发辐射和受激辐射，为激光器和LED的发光原理铺垫。 第二篇：宏观世界的桥梁——光电器件的设计与工作原理 本篇将视角从微观量子世界转移到宏观的器件层面，详细剖析各种常见光电器件的工作原理、结构设计及其关键性能指标。我们将看到，在微观规律的指导下，科学家和工程师如何巧妙地利用光电转换效应，创造出改变世界的电子产品。 第四章：捕捉光明的使者——光电探测器 介绍各种类型光电探测器的工作原理，如光电二极管、光电导管、光电倍增管、CCD和CMOS图像传感器等。 深入分析光电二极管的PN结结构、内光电效应、暗电流、响应时间、量子效率等关键参数。 探讨光电导管和光电倍增管的信号放大机制。 详细解析CCD和CMOS图像传感器的电荷耦合和电压读出原理，以及它们在成像技术中的应用。 第五章：点亮世界的精灵——发光器件 重点介绍发光二极管（LED）的发光机理，包括PN结的正向偏置、少数载流子注入、复合发光和内量子效率。 探讨不同LED材料（如AlGaInP、InGaN等）的发光颜色和效率。 介绍激光二极管（LD）的工作原理，强调受激辐射、光泵浦、阈值电流、谐振腔等概念，并说明其高方向性、高单色性和高相干性。 简要提及电致发光器件的其他类型，如OLED，并介绍其工作特性。 第六章：光电能量的转换——太阳能电池 讲解太阳能电池的PN结结构和光伏效应，即光照在PN结上产生电动势的原理。 分析太阳能电池的光电转换效率，涉及光吸收、载流子产生与分离、载流子收集等过程。 介绍不同类型的太阳能电池，如晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池（非晶硅、CdTe、CIGS等）、染料敏化太阳能电池以及新兴的钙钛矿太阳能电池。 讨论影响太阳能电池性能的因素，如材料、结构、光谱匹配、温度等。 第七章：调制与解调——光信号的编码与解码 介绍光信号调制的基本原理，如何将电信号信息加载到光信号上。 探讨常见的调制技术，如强度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等在光信号处理中的应用。 讲解光信号解调的原理，即如何从载有信息的光信号中提取出原始电信号，重点介绍光电探测器在解调中的作用。 简要提及光电开关、光电耦合器等用于信号隔离和传输的器件。 第三篇：信息洪流的驱动力——光电技术在现代社会的印记 本篇将视角拓展至光电技术在现代社会中的广泛应用，展示其如何深刻地改变了通信、计算、医疗、能源和日常生活。本书在此部分强调的是技术如何从实验室走向现实，成为推动社会进步的重要力量。 第八章：信息的脉搏——光电通信的革命 重点阐述光纤通信作为信息时代“大动脉”的核心原理，虽然不直接深入讲解光通信系统本身，但会强调光电转换在其中的关键作用。 介绍光电转换器（光接收模块）如何将光信号转换为电信号，使其能够被电子设备处理。 提及光电调制器在将电信号转化为光信号传输过程中的不可或缺性。 简要介绍光电信号的数字编码和传输，以及其在网络通信中的意义。 第九章：视觉的延伸——成像与显示技术 回顾CCD和CMOS图像传感器在数码相机、手机摄像头、安防监控等领域的应用，强调其光电转换能力。 介绍液晶显示（LCD）、有机发光二极管显示（OLED）等主流显示技术中的光电转换原理，例如薄膜晶体管（TFT）控制像素的发光或遮光。 探讨3D显示、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术中涉及的光电元器件。 第十章：智慧的碰撞——光电传感与计算 详细介绍各种光电传感器在环境监测（如光照传感器、气体传感器）、工业自动化（如接近传感器、二维码扫描仪）、生物医学（如血氧仪、血糖仪）等领域的应用。 探讨光电在人机交互中的应用，如触摸屏技术、手势识别传感器。 简要介绍光学计算和光互连的概念，以及其在未来高性能计算中的潜力。 第十一章：能源的未来——光电能量的利用 重点回顾太阳能电池在可再生能源领域的作用，包括其在电网接入、分布式发电、便携式设备供电等方面的应用。 讨论光电转换效率的提升和成本的降低如何推动太阳能的普及。 简要提及光电技术在其他能源领域的潜在应用，如热电联产中的光热转换。 第四篇：未来的展望——探索光电转换的新疆界 本篇将目光投向光电转换技术的未来发展方向，探讨前沿研究和新兴技术，展望其在解决人类面临的重大挑战中的潜力。 第十二章：微纳光学的奇迹——新材料与新结构 介绍超材料、量子点、二维材料（如石墨烯、过渡金属二硫化物）等在光电转换领域的新应用。 探讨纳米结构对光吸收、散射和发射特性的调控。 展望新型光电器件，如柔性光电器件、透明光电器件、可穿戴光电器件的开发。 第十三章：超越极限——高性能与智能化 探讨如何进一步提升光电器件的效率、响应速度、灵敏度和稳定性。 介绍人工智能与光电技术的融合，例如基于机器学习的器件设计和性能优化，以及智能光电传感器。 展望全光通信、光计算等下一代信息技术的发展。 第十四章：挑战与机遇——可持续发展与交叉领域 讨论光电技术在环境保护、医疗健康、精准农业等领域的更深层次应用。 分析材料的环保性、能源效率和生命周期对光电技术可持续发展的影响。 展望光电技术与其他学科（如生物学、化学、材料科学）的交叉融合，催生新的科学突破和技术创新。 《光电转换：从量子跃迁到信息洪流》并非包罗万象的技术手册，而是以一种叙事性的方式，引导读者理解光与电的深刻联系，感受光电技术在现代社会中的重要性，并激发对未来科技发展的好奇与思考。本书将是一次引人入胜的科学旅程，让你看到无处不在的光电力量如何塑造我们的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象是它对光通信技术发展历程的梳理和对未来趋势的洞察。我了解到光通信技术并非一蹴而就，而是经历了漫长的发展过程，从最初的脉冲通信到现在的复杂调制和多路复用技术，每一步都凝聚着科学家的智慧。书中对各种光通信标准的介绍，以及对不同技术方案的优劣势分析，让我能够更客观地认识到光通信领域的竞争与合作。我尤其关注到关于光网络安全和可维护性的章节，这让我意识到，一个稳定高效的光通信系统，除了技术本身，还需要考虑实际运行中的各种复杂情况。这本书的写作风格非常细腻，对于一些容易混淆的概念，作者总是能够用通俗易懂的语言进行解释，并提供恰当的例子。对于我这样希望深入理解光通信技术背后逻辑的读者来说，这无疑是一本极具价值的参考书。

评分☆☆☆☆☆

对于我来说，《光通信原理与系统》是一本非常有启发性的教材。我之前对光通信的理解相对零散，看完这本书后，我感觉我的知识体系得到了极大的完善。书中的内容涉及了从基础的光学物理知识，到具体的通信器件（如激光器、光电探测器、调制器等）的工作原理，再到整个系统的性能分析和设计。我尤其欣赏作者在讲解各个组件时，都能够将其置于整个光通信系统的语境下进行分析，让我明白每一个小单元在整体运作中所扮演的角色。书中对于通信系统性能指标（如误码率、信噪比、传输距离等）的深入分析，也让我对如何评估和优化光通信系统有了更清晰的认识。它不仅仅是理论的讲解，更是一种思维方式的引导，让我学会从系统整体的角度去思考问题，这对于我今后的专业学习和研究具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本《光通信原理与系统》真是让我大开眼界！我一直对信息传输的世界充满好奇，尤其是在当今社会，数据量爆炸式增长，对传输速度和容量的要求也越来越高。这本书从最基础的光学原理讲起，循序渐进地解释了光是如何被调制、传输和接收的。书中的插图和图表清晰明了，即使是复杂的概念，通过直观的展示也变得易于理解。我特别喜欢它对各种光纤类型和连接技术的详细介绍，从单模光纤到多模光纤，从连接器到耦合器，都进行了深入的剖析。对于初学者来说，这无疑是一本非常宝贵的入门读物，能够帮助我们构建起扎实的光通信基础知识体系。它不仅仅是理论的堆砌，更是在讲解原理的同时，巧妙地融入了实际的应用场景，比如在电信网络、互联网骨干网以及未来的5G通信中，光通信扮演着怎样的核心角色。我甚至觉得，如果想在光通信领域有所发展，这本书简直是必不可少的“圣经”，它为你打开了通往这个精彩世界的门。

评分☆☆☆☆☆

读完《光通信原理与系统》，我最大的感受是它对光通信系统整体架构的把握非常到位。它并没有仅仅停留在某个孤立的技术点上，而是从信号的产生、传输、接收，到整个网络的构建和优化，都给出了一个全面的视角。书里对光放大器、波分复用（WDM）等关键技术进行了深入的探讨，这些技术正是支撑现代高速光通信网络的基石。尤其是关于WDM的部分，作者详细解释了如何利用不同的光波长同时传输多个信号，这简直是信息传输的“超能力”！而且，书中还讨论了光通信系统中的一些挑战，比如信号衰减、色散、非线性效应等，并给出了相应的解决方案。这让我意识到，光通信的实现并非易事，背后有着无数工程师的智慧和汗水。对于我这样对系统集成和网络设计感兴趣的读者来说，这本书提供的系统性知识，让我能够更宏观地理解整个光通信的运作机制，为我日后的学习和工作提供了重要的理论指导。

评分☆☆☆☆☆

我一直对通信技术的前沿动态颇为关注，而《光通信原理与系统》正好满足了我对未来通信技术的好奇心。书中不仅覆盖了经典的光通信理论，更触及了许多新兴的技术和发展趋势。我对于书中关于相干光通信和下一代网络架构的论述尤为感兴趣。相干光通信通过对光的相位、频率和偏振进行调制，极大地提升了信息传输的容量和效率，这在长距离和高带宽传输中至关重要。同时，作者还展望了光通信在数据中心互连、光互联网等领域的应用前景，这让我看到了光通信无限的可能性。这本书的写作风格非常务实，既有严谨的理论推导，又不乏对实际工程问题的探讨，让我受益匪浅。它让我意识到，光通信不仅仅是传输数据，更是连接世界、驱动创新的强大引擎，对社会发展有着不可估量的影响。