光纤偏振模色散原理、测量与自适应补偿技术/国家出版基金“信息光子学与光通信系列丛书” [Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张晓光，唐先锋 著，任晓敏 编

图书标签:

• 光纤通信
• 偏振模色散
• 色散补偿
• 光纤技术
• 光子学
• 信息传输
• 自适应技术
• 测量技术
• 光纤器件
• 信号处理

出版社： 北京邮电大学出版社

ISBN：9787563550920

版次：1

商品编码：12267726

包装：平装

丛书名： 国家出版基金“信息光子学与光通信系列丛书”

外文名称：Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation

开

内容简介

　　光纤偏振模色散是限制光纤通信系统进一步提升传输容量的重要限制因素之一，也是光纤通信领域里的一个研究热点。《光纤偏振模色散原理、测量与自适应补偿技术/国家出版基金“信息光子学与光通信系列丛书”》从最基本的偏振光描述开始，较为系统、完整地介绍了光纤偏振模色散的产生机理，偏振模色散的主要测量方法，以及在直接检测光纤通信系统与相干检测光纤通信系统中对于偏振模色散补偿与均衡的主要方法。通过阅读《光纤偏振模色散原理、测量与自适应补偿技术/国家出版基金“信息光子学与光通信系列丛书”》，读者可以全面了解与光纤偏振和偏振模色散相关的原理与技术。
　　《光纤偏振模色散原理、测量与自适应补偿技术/国家出版基金“信息光子学与光通信系列丛书”》可供从事光纤通信领域研究的科技人员参考，也适合光纤通信相关专业的高年级本科生与研究生阅读，亦可作为研究生相应课程的教学用书。

目录

第1章 绪论
1．1 光纤偏振模色散的研究意义
1．2 光纤偏振模色散的研究进展
本章参考文献

第2章 偏振光的描述
2．1 偏振光的一般数学表示
2．2 偏振光的琼斯矢量表示法
2．2．1 偏振光的琼斯矢量表示
2．2．2 偏振器件的琼斯矩阵表示
2．3 偏振光的斯托克斯矢量表示法
2．3．1 偏振光的斯托克斯矢量表示
2．3．2 偏振光的庞加莱球表示
2．3．3 偏振器件的米勒矩阵表示
2．4 偏振控制器的数学描述
本章参考文献

第3章 偏振模色散的产生机理与统计特性
3．1 单模光纤中偏振模色散的产生机理
3．2 偏振模色散的理论模型
3．2．1 偏振模色散的主态概念
3．2．2 偏振模色散的矢量描述
3．2．3 二阶偏振模色散
3．3 偏振模色散的数学分析模型与统计特性
3．3．1 动态方程
3．3．2 偏振模色散矢量的级联规则
3．3．3 琼斯矩阵传输法
3．3．4 光纤偏振模色散的统计规律
3．3．5 偏振模式耦合
3．3．6 耦合非线性薛定谔方程法与马纳科夫方程
本章参考文献

第4章 偏振模色散的测量方法
4．1 偏振模色散的时域测量方法
4．1．1 光脉冲延迟法
4．1．2 偏分孤子法
4．1．3 干涉仪测量法
4．2 偏振模色散的频域测量方法
4．2．1 固定分析仪法和Sagnac干涉仪法
4．2．2 琼斯矩阵特征值分析法
4．2．3 米勒矩阵法
4．2．4 庞加莱球法
4．3 偏振相关损耗的测量方法
4．3．1 偏振态扫描法
4．3．2 米勒矩阵法
本章参考文献

第5章 偏振模色散的补偿技术
5．1 直接检测光纤通信系统中偏振模色散的补偿技术
5．1．1 电域补偿技术
5．1．2 光域补偿技术
5．2 相干检测光纤通信系统中偏振模色散的补偿技术
5．2．1 相干接收系统中偏振效应均衡方法
5．2．2 恒模算法和判决导引最小均方算法
5．2．3 基于斯托克斯空间的偏振效应均衡算法
5．2．4 基于卡尔曼滤波器的偏振效应均衡算法
本章参考文献

光纤偏振模色散（PMD）的奥秘：理解、量化与智慧消除 随着信息时代的飞速发展，光纤通信以其巨大的带宽、低损耗的传输特性，已成为现代通信网络不可或缺的基石。然而，在光信号穿越绵延数千公里的光纤网络时，一种不容忽视的物理效应——偏振模色散（Polarization Mode Dispersion，简称PMD）——正在悄然影响着信号的质量与通信系统的性能。PMD，这个听起来有些专业却对高速光通信至关重要的概念，其背后蕴藏着复杂的物理原理，对其实施精准的测量，以及研发高效的补偿技术，是当前光通信领域面临的关键挑战之一。 PMD的本质：光在非理想光纤中的“分身术” 在理想状态下，一束光在光纤中传播时，其偏振态应保持不变。然而，现实世界中的光纤并非完美无瑕。由于制造工艺的微小偏差、外部环境（如温度变化、机械应力）的扰动，光纤的横截面会呈现出微弱的非圆度，从而导致其对不同偏振态的光具有微小的传播速度差异。就好比两条平行跑道，虽然看起来很相似，但其中一条可能略微湿滑，导致跑步速度稍有不同。 这种传播速度的差异，就导致了原本一同出发的、具有不同偏振方向的光信号，在光纤中“分道扬镳”，各自以不同的速度前进。当它们到达光纤的另一端时，原本同步的光信号就会出现时间上的延迟，这就是PMD的直观表现。这种时间延迟，也被称为“延迟差”（Differential Group Delay，DGD）。 PMD的危害：高速信号的“杀手” PMD的危害，尤其是对高速率、长距离光通信系统而言，是显而易见的。 信号畸变： 当不同偏振分量出现延迟时，它们在接收端叠加，会导致原始信号波形发生畸变。对于幅度调制信号，这会引起眼图的闭合，降低信噪比，增加误码率。 星座图旋转与展宽： 在相干光通信系统中，PMD会引起星座图的旋转和展宽，使得数据解调的准确性大大降低。 码间串扰（ISI）： 随着传输速率的提高，符号周期越来越短。PMD引入的延迟差，即使很小，也可能超出单个符号的长度，导致相邻符号的信号相互干扰，产生码间串扰，这严重限制了通信速率的提升。 动态性和随机性： PMD并非一个静态的参数。由于光纤所处的环境变化，其引起的延迟差以及偏振模在光纤中的耦合状态是动态变化的，并且具有很强的随机性。这种不确定性使得PMD的补偿工作更加复杂和充满挑战。PMD通常用二阶PMD参数（PMD2）来描述，它表征了延迟差随波长或频率的变化率，对高速信号的影响尤为显著。 量化PMD：精准丈量“不均匀”的传播速度 理解PMD的本质和危害后，精确地测量PMD就显得尤为重要。这就像医生诊断疾病，必须先通过各种仪器来量化病症的程度。PMD的测量方法多种多样，各有侧重，适用于不同的场景和需求。 平均延迟差（Average DGD）测量： 这是最基本也是最常用的PMD测量指标，它描述了在某个波长范围内，不同偏振模式的平均延迟。常用的方法包括： 功率计法（Polarization Optical Time-Domain Reflectometer，POTDR）： 通过测量不同偏振状态下的回波光功率来推算PMD。 Stokes向量法： 利用Stokes向量来描述光信号的偏振状态，通过分析Stokes向量在光纤传播后的变化来计算PMD。 干涉法： 利用干涉仪测量不同偏振分量到达的时间差。 高阶PMD测量： 随着通信速率的不断攀升，二阶甚至更高阶的PMD效应也开始显现出不可忽视的影响。因此，对高阶PMD的测量也成为研究的热点。这通常需要更复杂的测量技术，例如： 偏振光谱分析法： 分析光信号在不同波长下的偏振特性。 时域脉冲展宽法： 测量光脉冲在光纤中传播后的展宽程度。 动态PMD测量： 考虑到PMD的动态变化特性，实时监测和测量PMD对于自适应补偿至关重要。这就需要能够快速响应的测量技术，例如基于光电探测器阵列或高速数字信号处理（DSP）的算法。 智慧消除：让光信号“重归同步” PMD的危害如同隐藏在高速信息高速公路上的“暗礁”，一旦不加以处理，就会严重影响信息传输的“速度”和“准确性”。因此，研发有效的PMD补偿技术，成为光通信领域持续攻克的难题。PMD补偿技术的核心在于，人工地引入一个与光纤PMD效应相抵消的延迟差。 被动补偿技术： 这种技术依赖于固定的补偿器件，例如PMF（Polarization-Maintaining Fiber）或者某些特殊结构的相位延迟器件。一旦设置好，其补偿效果相对稳定，但难以适应PMD的动态变化。 主动补偿技术： 这是当前研究和应用的主流方向。主动补偿技术的核心是利用反馈控制机制，实时监测PMD的变化，并动态调整补偿器件的参数，以期完全抵消PMD的影响。其主要组成部分包括： PMD监测单元： 负责实时测量光纤的PMD参数，包括平均延迟差以及二阶PMD等。 PMD补偿器： 这是实现补偿的关键器件，通常包括： 电光调制器/声光调制器： 通过施加电场或声场来改变不同偏振分量的传播速度。 液晶器件： 利用液晶的光学各向异性特性来引入可调的延迟差。 光纤延迟线/干涉仪： 通过改变光路长度或干涉条件来实现延迟差的调整。 基于微机电系统（MEMS）的器件： 利用微小的机械结构来精确控制光路的偏振特性。 控制算法： 基于PMD监测单元的输出，控制算法会生成相应的控制信号，驱动PMD补偿器进行实时调整。智能算法，例如遗传算法、模糊逻辑控制、神经网络等，在自适应PMD补偿中展现出强大的潜力，能够更有效地应对PMD的复杂动态变化。 PMD研究的未来展望：迈向更高速、更可靠的光通信 PMD研究并非一蹴而就，它是一个持续演进的领域。随着通信速率的不断突破，100Gb/s、400Gb/s乃至Tb/s的光通信系统正在加速部署，PMD及其高阶效应的影响将愈发显著。因此，未来的PMD研究将聚焦于以下几个方向： 更高阶PMD的精确测量与补偿： 随着速率的提升，PMD的更高阶效应，如三阶、四阶PMD，对信号质量的影响将不容忽视。发展更精确的高阶PMD测量技术，并研发相应的高阶PMD补偿器，将是未来的重要课题。 更智能、更快速的自适应补偿技术： 针对PMD的快速动态变化，需要更先进的监测算法和更高效的补偿器件，实现毫秒级甚至微秒级的PMD补偿，以满足未来超高速通信的需求。 PMD与其它损伤的联合补偿： 在实际光通信系统中，PMD并非唯一的损伤源。色散、非线性效应等也会对信号产生影响。因此，探索PMD与其它损伤的联合补偿技术，实现系统整体性能的优化，具有重要的理论和实际意义。 新型光纤与器件的设计： 从源头减少PMD的产生，例如通过优化光纤的制造工艺，设计低PMD光纤；或者研发新型的、对PMD具有内在免疫能力的器件，也是解决PMD问题的长远之道。 总而言之，偏振模色散作为光纤通信中一个基础而又复杂的物理现象，其原理的深入理解、测量方法的不断优化以及补偿技术的持续创新，是推动光通信技术迈向更高速率、更长距离、更可靠传输的关键驱动力。对PMD的探索，不仅是理论上的挑战，更是为构建未来信息社会奠定坚实基础的重要实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的副标题——“国家出版基金‘信息光子学与光通信系列丛书’”——赋予了它一种学术的严谨性和出版的保障。这表明它不仅仅是一本个人的笔记或者零散的资料汇编，而是经过了国家层面的专业评审和推荐，其内容的科学性、前沿性和系统性应该都得到了相当的保证。对于我这样的读者来说，选择这样一套丛书中的书籍，意味着可以信赖其内容的质量，并且可以期待它能够代表当前信息光子学与光通信领域的一个重要研究方向和技术进展。它更像是一个进入这个复杂领域的“指南”，能够帮助我系统地构建知识体系，把握这个领域的脉络。

评分☆☆☆☆☆

“自适应补偿技术”这几个字，直接点明了这本书的另一个核心价值。PMD的动态变化性是其难以处理的一大难点，因此，静态的补偿方案往往难以奏效。自适应补偿技术，顾名思义，就是能够根据PMD的变化实时调整补偿策略，从而实现持续有效的补偿。我对于这部分内容的期望很高，希望书中能够深入探讨各种自适应补偿的算法和硬件实现方案。例如，是基于数字信号处理（DSP）的智能算法，还是光学器件的物理调控？各种方法的收敛速度、补偿精度、复杂度以及成本又是如何权衡的？对于构建下一代超高速、超长距离光传输系统，实现对PMD的有效自适应补偿，是必不可少的技术支撑。这本书如果能在这方面提供详实的指导，那将极具参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的体量着实不小，沉甸甸的，预示着内容的详实和系统的梳理。从书名就能直接感受到它所涵盖的深度。“测量”部分是我非常感兴趣的章节。在实际的光通信系统中，如何准确、高效地测量PMD至关重要。它直接关系到我们能否评估链路的质量，能否判断是否需要采取补偿措施。我猜想书中会介绍各种经典的、前沿的PMD测量方法，或许还会对比不同方法的优劣，以及在不同应用场景下的适用性。是会像一本操作手册那样，细致讲解每一步的实验步骤和注意事项，还是更侧重于测量原理的推导和算法的介绍？我期待的是能够兼顾理论与实践，既能理解其背后的科学原理，又能知道如何在实验室或实际网络中进行操作。毕竟，理论的终极目标是为了指导实践，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的英文标题“[Polarization Mode Dispersion in Fibers-Principle，Measurement，and Adaptive Compensation]”同样清晰地传达了其核心内容。从英文标题的简洁性来看，这本书很可能采取了一种直观而高效的叙事方式，直击主题，避免了不必要的学术包装。我推测，在“原理”部分，作者或许会从光波的偏振特性入手，逐步引入纤芯不规则性、椭圆度等导致PMD的物理机制，并用数学模型进行描述。在“测量”部分，可能会涉及时域和频域的测量方法，以及如何处理测量中的噪声和误差。而在“自适应补偿”部分，则可能涵盖了基于反馈控制的各种补偿架构，以及实现这些补偿所需的关键器件和技术。整体而言，这本书给人的感觉是全面、深入且实用的，非常适合那些希望在光纤偏振模色散领域进行深入学习和研究的读者。

评分☆☆☆☆☆

一本厚重的书籍摆在案头，封面上“光纤偏振模色散”几个字赫然在目，旁边是“国家出版基金‘信息光子学与光通信系列丛书’”的标识，这本身就透着一股严谨和权威的气息。虽然我还没有来得及细读，但仅仅是翻阅目录和前言，就能感受到这本书在信息光子学领域深耕的诚意。光纤通信作为现代信息传输的基石，其性能的不断提升离不开对各种传输损伤机理的深入研究。偏振模色散（PMD）作为其中一个关键且棘手的挑战，一直困扰着高性能光网络的建设。这本书的出现，对于我们这些渴望了解并解决PMD问题的工程师和研究者来说，无疑是雪中送炭。我尤其期待书中关于PMD的“原理”部分的阐述，希望它能用清晰的语言、详实的图示，将这一复杂的物理现象掰开揉碎，让我们这些非理论物理出身的读者也能窥其精髓，理解其根源。对PMD的认知越深刻，我们才能更有针对性地去解决它。