光传输建模与计算机模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈纯毅，杨华民，蒋振刚 著

图书标签:

• 光传输
• 建模
• 模拟
• 光学
• 计算机仿真
• 光纤通信
• 光波导
• 电磁场
• 数值计算
• 光学设计

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118106473

版次：1

商品编码：11969966

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：172

字数：200000

正文语种：中文

内容简介

　　《光传输建模与计算机模拟》首先讨论了部分相干连续光波、束状脉冲光波、艾里阵列光束等的大气湍流传输特性，以及受大气湍流影响的环形孔径接收光波到达角起伏和空间光到单模光纤耦合效率的理论建模问题；然后论述了双向大气光通信链路两端接收光功率瞬态差异数值模拟方法和虚拟三维场景光照传输计算机模拟方法。

目录

第1章 绪论
1．1 光波传输中的环境影响问题
1．1．1 大气光学湍流
1．1．2 物体散射与遮挡
1．2 光波传输特性研究方法
1．2．1 论解析建模方法
1．2．2 计算机模拟方法
1．2．3 实验测量方法
参考文献

第2章 部分相干连续光波大气湍流传输特性建模
2．1 光场二阶相干特性的数学表述
2．2 高斯-谢尔模态光束
2．3 部分相干光束大气湍流传输闪烁特性
2．3．1 闪烁方差
2．3．2 光强起伏概率密度函数
2．3．3 接收光功率起伏均方根时间带宽
2．4 部分相干光束大气湍流传输漂移特性
2．4．1 光束漂移方差
2．4．2 光束漂移时间谱
2．5 大气湍流信道无线光通信应用
2．5．1 部分相干光通信链路中断概率
2．5．2 部分相干光通信链路衰落频率
2．5．3 部分相干光通信链路衰落时间长度
2．5．4 部分相干光通信链路误码率
2．5．5 部分相干光通信链路容量
2．5．6 光源相干参数自适应优化方法
参考文献

第3章 脉冲光波大气湍流传输特性建模
3．1 统计平稳光场和统计非平稳光场的大气湍流传输特性
3．1．1 统计平稳高斯-谢尔模态光束
3．1．2 统计非平稳脉冲高斯-谢尔模态光束
3．2 光脉冲经大气湍流传输后的双频互相干函数
3．2．1 弱湍流情形
3．2．2 强湍流情形
3．3 脉冲时间扩展
3．3．1 弱湍流情形
3．3．2 强湍流情形
3．4 脉冲经大气湍流传输后的四频交叉相干函数
3．5 脉冲的时间依赖闪烁指数
参考文献

第4章 艾里阵列光束大气湍流传输特性建模
4．1 艾里光束及其基本特性
4．1．1 艾里光束数学模型
4．1．2 艾里光束的特殊性质
4．2 相干合并艾里阵列光束大气湍流传输平均光强
4．3 非相干合并艾里阵列光束大气湍流传输平均光强
4．4 艾里阵列光束的潜在应用
参考文献

第5章 大气湍流对光学接收影响建模
5．1 环形孔径接收空间光到单模光纤耦合效率
5．2 环形孔径接收光信号到达角起伏方差
参考文献

第6章 光波大气湍流传输数值模拟
6．1 基于多相位屏的光波大气湍流传输数值模拟的基本思想
6．2 相位屏生成算法
6．3 双向大气光通信链路信道状态数值模拟
6．3．1 双向链路的信号光束传输与接收模型
6．3．2 大气湍流中的高斯光束双向互反传输数值模拟
6．3．3 湍流路径分布模式对链路两端接收光功率瞬态差异的影响
6．3．4 湍流强度对两端接收光功率瞬态差异的影响
6．4 脉冲光信号的大气湍流传输数值模拟
参考文献

第7章 虚拟三维场景光照传输计算机模拟
7．1 基于光线近似的三维场景光照传输建模
7．2 三维场景光照传输的数学表述
7．3 三维场景光照明方程的近似求解
7．3．1 直接光照求解
7．3．2 间接光照求解
参考文献

前言/序言

《光与通信的脉络：探索信息传输的奥秘》 本书是一部深入浅出的著作，旨在为读者揭示现代通信领域中至关重要的一个环节——光传输的本质及其背后的科学原理。它并非一本枯燥的技术手册，而是一场引人入胜的探索之旅，带领我们穿越光纤的微观世界，理解信息是如何以光速跨越千山万水，最终抵达我们手中的。 第一部分：光的世界，信息的载体 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量数据所包围，从社交媒体上的文字、图片、视频，到远程会议的实时语音，再到物联网设备的互联互通，这一切都离不开信息传输的支撑。而在这其中，光以其得天独厚的优势，成为了现代通信网络的“血管”。 光的本质与属性： 我们将从基础出发，回顾光的粒子性和波动性，理解光波的频率、波长、相位等关键参数，以及它们如何承载信息。通过生动形象的比喻和图示，解释光电效应、衍射、干涉等基本光学现象，为后续理解光在光纤中的传输奠定坚实基础。 通信的演进：从电到光： 简要回顾通信技术的发展历程，从早期的电报、电话，到无线电通信，再到如今的光通信。分析电信号传输的局限性，以及光信号传输为何能成为主流，其在带宽、速度、损耗等方面的优势将得到详尽阐述。 光的调制：让信息“穿上”光衣： 信息本身并非光，如何将信息“编码”到光信号中，是光传输的核心问题。我们将详细介绍几种主要的调制方式，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM），以及更先进的数字调制技术，如脉冲幅度调制（PAM）和正交幅度调制（QAM）。通过实例分析，说明不同的调制方式如何影响传输效率和抗干扰能力。 光纤的奇妙之旅： 光纤是光信号传输的“高速公路”。本部分将深入介绍不同类型光纤的结构和特性，包括单模光纤和多模光纤，以及它们在不同应用场景下的优势。重点讲解光在光纤中传输的基本原理——全内反射，以及其背后涉及的折射率、临界角等概念。读者将了解到，正是这种巧妙的物理现象，使得光信号能够沿着光纤弯曲前进，实现远距离传输。 第二部分：光传输的挑战与对策 尽管光纤传输具有诸多优势，但在实际应用中，仍然面临着各种挑战。本部分将深入剖析这些挑战，并介绍相应的解决方案。 信号的衰减：远行的“阻力”： 光信号在传输过程中会受到衰减，导致信号强度减弱，影响传输质量。我们将分析衰减的主要原因，如吸收、散射等，并介绍如何通过选择低损耗光纤、优化光源和探测器来减小衰减。 色散：信息“开小差”的困扰： 色散是指不同波长的光信号在光纤中传播速度不同，导致信号脉冲展宽，最终影响数据的准确接收。我们将详细介绍不同类型的色散，如材料色散、波导色散和模式色散，以及它们对信号的影响。进而，介绍如何通过使用色散补偿光纤、色散补偿器等技术来缓解色散问题。 非线性效应：光信号的“相互作用”： 当光信号功率较高时，会引发光纤材料的非线性效应，如克尔效应、受激拉曼散射等，这些效应会产生新的频率成分，导致信号失真。本部分将深入探讨这些非线性效应的机理，以及如何通过降低传输功率、优化信号编码等方式来抑制它们。 光源与探测器：信息的“起点”与“终点”： 光源是产生光信号的设备，探测器是将光信号转换回电信号的关键组件。我们将介绍常用的光源，如激光二极管（LD）和发光二极管（LED），以及探测器，如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。分析它们在性能、效率、成本等方面的权衡，以及如何选择合适的光源和探测器以满足不同的传输需求。 光放大器：延长信号的“生命线”： 对于超长距离的传输，信号衰减是一个难以回避的问题。光放大器能够在不将光信号转换成电信号的情况下直接放大光信号，极大地延长了传输距离。我们将介绍不同类型的光放大器，如掺铒光纤放大器（EDFA）和半导体光放大器（SOA），并分析它们的放大原理、增益特性和噪声表现。 第三部分：构建高效的光传输网络 理解了光传输的基本原理和面临的挑战后，本部分将带领读者进一步探索如何构建高效、可靠的光传输网络。 光网络的架构： 介绍现代光网络的基本架构，包括点对点连接、波分复用（WDM）网络、陆地和海底光缆系统等。阐述不同架构的优缺点，以及它们在不同应用场景下的部署。 波分复用（WDM）技术：让“一条河”承载“多条船”： WDM技术是提高光纤传输容量的关键。我们将详细介绍波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）和粗波分复用（CWDM）等技术。通过解释不同波长信道的分配和管理，展示如何在一根光纤中同时传输多路独立的光信号，极大地提升了传输带宽。 光交换：灵活调度信息流： 在复杂的光网络中，需要灵活地调度光信号。介绍光开关、光交叉连接器（OXC）等光交换技术，以及它们在网络中的作用，如何实现信号的动态路由和连接。 网络管理与监控：保障传输的“畅通无阻”： 高效的光传输网络离不开完善的管理和监控系统。我们将探讨网络监控的必要性，介绍常用的监控参数，如信号功率、误码率、光信噪比等，以及相关的监控技术和工具，确保网络的稳定运行。 未来展望：光通信的新篇章： 简要展望光传输技术的未来发展趋势，如更高阶的调制格式、更先进的材料、人工智能在光网络优化中的应用，以及面向未来通信需求的挑战与机遇。 本书的特色： 理论与实践相结合： 在深入讲解理论知识的同时，穿插大量的实际案例和应用场景，帮助读者将所学知识与现实世界联系起来。 可视化表达： 大量采用图表、示意图等可视化手段，将抽象的光学概念和复杂的网络结构直观地呈现给读者。 循序渐进的讲解： 从基础概念入手，逐步深入到复杂的技术细节，确保不同背景的读者都能理解和掌握。 启发式引导： 鼓励读者独立思考，提出问题，并引导他们寻找答案，培养解决实际问题的能力。 《光与通信的脉络：探索信息传输的奥秘》将为读者打开一扇通往光通信世界的大门。无论您是通信工程领域的学生、研究人员，还是对现代通信技术充满好奇的爱好者，本书都将为您提供一次深刻而愉悦的学习体验，让您能够更全面地理解信息如何在光速的世界里流转，以及这些技术如何塑造我们日益互联的未来。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到《光传输建模与计算机模拟》这本书的时候，我内心是既期待又有点忐忑的。我对光学领域一直有着浓厚的兴趣，尤其是看到“建模”和“计算机模拟”这两个词，就觉得这绝对是能够深入理解技术细节的利器。我想象着书里会详细介绍各种光传输模型，从最基本的几何光学到更复杂的波动光学，再到处理非线性效应和多模传播的先进模型。更重要的是，我非常期待书中的计算机模拟部分。这部分通常是检验和深化理论理解的最好方式。我会想知道书中会介绍哪些常用的模拟软件和编程语言，比如MATLAB、Python，或者专门的光学设计软件。作者会不会提供一些实际的模拟案例，比如如何模拟光在不同类型光纤中的传输，或者模拟光信号在经过各种器件后的表现。我很想知道，通过这些模拟，我们能观察到哪些现象，又如何通过调整模型参数来优化传输性能。这本书如果能在这方面做得足够详实，那么对于我来说，就不仅仅是一本知识的获取，更是一次实践能力的提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很有分量，我一直对光纤通信和光学领域非常感兴趣，尤其是那些能够把复杂的物理现象用数学模型精确描述，再通过计算机模拟来验证和探索的书。想象一下，光在光纤中传输的路径，信号的衰减、色散、非线性效应等等，这些都是非常精妙的物理过程。而这本书，光是书名就暗示了它会深入探讨这些核心问题。我特别好奇作者是如何将理论模型构建得既严谨又易于理解的，有没有结合实际的光通信系统来举例说明？比如，在设计长距离光通信链路时，模型和模拟能提供哪些关键的指导？会不会涉及到一些前沿的光传输技术，比如相干光通信、自由空间光通信，或者是在光子集成器件上的应用？我期待这本书能打开我对于光传输世界更深层次的认知，让我不仅仅是停留在概念层面，而是能够真正理解背后的原理和实现方式。毕竟，对于我们这些想要深入研究这个领域的人来说，一本好的建模与模拟的书，就像是一把解锁更复杂技术挑战的金钥匙。我希望它能提供一些实操性的指导，不仅仅是理论的堆砌，更能让我感受到理论与实践结合的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书《光传输建模与计算机模拟》，单看名字就让我想到了在光科学与工程领域那些深邃而迷人的技术细节。对于我这种对理论推导和计算验证都充满好奇心的人来说，这简直是一本“神器”。我想象着，它会从基础的光学原理出发，层层递进地构建出各种光传输的模型，可能是基于电磁波理论，也可能是用射线光学来近似。我会非常期待书中对不同传输介质（比如光纤、自由空间、集成波导）的建模方法进行详尽的阐述，并分析各种物理效应（如吸收、散射、衍射、非线性）对光信号的影响。而“计算机模拟”这一部分，更是让我心生向往。我希望它不仅仅是简单地罗列一些模拟软件，而是能深入讲解建模与模拟之间的联系，如何将数学模型转化为可执行的代码，以及如何解读模拟结果。例如，我一直想弄清楚，在进行高功率光传输或者复杂光网络设计时，如何通过计算机模拟来预测潜在的风险和优化关键参数。这本书如果能在这方面提供一些前沿的视角和实用的技术指导，无疑将极大地拓宽我的知识边界，提升我的专业技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字《光传输建模与计算机模拟》听起来就非常专业，而且直接触及到了我一直在思考的一个问题：如何才能真正理解光在复杂介质中传播的本质？我知道，光通信、光计算，甚至一些前沿的光学器件设计，都离不开精确的建模和高效的模拟。所以我很期待这本书能够深入地剖析光传输的各种模型，比如，会不会涉及到不同类型的光纤模型，如单模光纤、多模光纤，或者是在特殊应用场景下的新型光纤模型？还会不会涵盖光的偏振、相位、强度等关键参数在传输过程中的演变？我尤其想知道，计算机模拟部分会以何种形式呈现。是会介绍一些通用的数值计算方法，还是会直接提供一些针对特定光传输场景的模拟框架和工具？比如，我一直对如何模拟长距离光纤传输中的信号失真感兴趣，包括如何量化和补偿色散、非线性效应的影响。这本书如果能提供清晰的模型构建思路和可操作的模拟步骤，那对我来说将是一笔宝贵的财富，能够帮助我更好地理解并解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

读到《光传输建模与计算机模拟》这个书名，我立刻联想到了光通信系统设计中那些至关重要的环节。在现实世界中，光纤通信网络是一个极其庞大且复杂的系统，光信号如何在其中高效、稳定地传输，涉及到太多的物理参数和工程考量。这本书的出现，似乎就是为了解决这些难题。我非常好奇作者是如何将抽象的光学物理原理转化为可以被计算机语言理解和计算的模型。是基于麦克斯韦方程组进行推导，还是采用更简化的近似方法？书中会不会详细讲解模型的建立过程，包括边界条件的设定、材料参数的选择，以及如何处理各种干扰和损耗。我特别关注的是“计算机模拟”这部分，它意味着我们可以通过代码来“看见”光在传输中的样子，甚至可以对系统进行“虚拟实验”。我希望书中能提供一些具体的算法和代码示例，比如如何模拟光脉冲的传播、色散效应的累积，以及各种非线性效应（如克尔效应、拉曼散射）对信号质量的影响。这样一来，我们就能在实际工程中，通过模拟来预测和优化系统的性能，减少昂贵的物理实验次数，提高设计效率。