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- 内容简介
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本书扼要地介绍了在浩瀚宇宙中通信与物质密不可分的关系，包括在地球范围内或遥远的太空中的所有通信都是物质的通信，其涉及到极其广阔的内涵，从而揭示出光通信所处的地位与意义；阐述了进入21世纪以来光通信发展中遇到的挑战和困惑，无线光接入，特别是光计算、神经网络和纳米技术等先进技术。同时书中用主要篇幅介绍了21世纪纳米光通信技术与应用，描述了纳米光通信的基本概念、传输介质、元器件和网元设备及关键技术、测量技
术和纠误码在纳米光通信中的应用等；论述了纳米光通信系统的优越性及其局限性，并给出了中微子通信的发展前景。本书可作为大专院校相关专业师生和从事纳米技术、网络工程、纳米光通信工程技术人员的学习参考书，也可作为有关院所工程技术人员从事工程设计、测量的参考书。
第1章 绪论 15
1.1 通信与相关物质的基本概念 15
1.2 正物质及其相应的通信形式 16
1.3 反物质及其相应的通信形式 16
1.4 暗物质及其相应的通信形式 16
1.5 暗能量的基本概念 20
第2章 现行光纤通信发展中遇到的难题与新制式的崛起 21
2.1 现行光纤通信发展中遇到的难题和困惑 21
2.1.1 光纤传光性能的限制 21
2.1.2 光电子器件的局限性 21
2.1.3 现行光纤通信制式遇到的挑战 21
2.2 光纤通信新制式的崛起 22
2.2.1 新型复用光纤通信进入实用化 22
2.2.2 相干光通信和光孤子通信的飞速发展 23
2.2.3 从经典光通信到量子光通信的过渡 23
第3章 21世纪光通信采用的几种新技术 26
3.1 神经网络及在光通信领域的应用 27
3.1.1 神经网络的基本概念 28
3.1.2 神经网络的分类 29
3.1.3 神经网络在通信网中应用的实例 32
3.1.4 结束语 36
3.2 纳米技术及其在光通信领域的应用 37
3.2.1 纳米技术的基本概念 37
3.2.2 纳米技术的分类 38
3.2.3 纳米技术的发展简史 39
3.2.4 纳米技术的应用领域 40
3.2.5 运用纳米技术的风险评估 41
3.3 纳米机器人 42
3.3.1 机器人的基本概念 42
3.3.2 纳米机器人 45
3.3.3 智慧纳米机器人 46
3.3.4 纳米机器人的应用 46
3.3.5 运用纳米机器人带来的危险 48
3.3.6 世界各国机器人的发展概况 48
3.3.7 我国机器人的发展概况 49
3.3.8 应用机器人的美好前景 50
第4章 纳米光通信的基本概念 51
4.1 纳米光通信概述 51
4.1.1 光通信采用的信息载体 51
4.1.2 纳米光通信 53
4.2 纳米光通信的发展简史 54
4.3 纳米光通信的分类 55
4.3.1 按光存在的形式分类 55
4.3.2 按网络的配置位置分类 57
4.3.3 按使用的传输介质分类 58
4.4 纳米光通信采用的复用体制 59
4.5 纳米光通信传输系统组成 59
4.5.1 光传输设备 59
4.5.2 传输介质 60
4.5.3 系统主要性能指标 60
4.6 纳米光通信采用的调制解调技术 60
4.6.1 一般的调制方式 60
4.6.2 现行的光纤网络采用的调制方式 61
4.6.3 将相干光通信系统技术引入纳米光纤通信网 63
4.7 纳米光通信系统的主要性能 64
4.7.1 接入介质 64
4.7.2 多址接入技术 64
4.7.3 信息压缩技术 68
4.7.4 光电器件与集成技术 68
4.8 纳米光通信网络的拓扑结构 69
4.8.1 总线（母线）型拓扑 69
4.8.2 环路形拓扑 70
4.8.3 星形拓扑 71
4.8.4 各种拓扑结构的比较 73
第5章 纳米光通信使用的纳米材料 75
5.1 纳米材料概述 75
5.1.1 纳米材料的基本概念 75
5.1.2 纳米材料的分类 76
5.1.3 纳米材料的发展简况 77
5.1.4 纳米材料的重要性 78
5.2 纳米材料的特性 78
5.2.1 纳米材料的性能 79
5.2.2 纳米材料的特殊性质 79
5.2.3 纳米材料的四大效应 80
5.3 纳米材料的热点领域 81
5.4 纳米微细材料制造的工艺 83
5.5 目前世界纳米材料发展综述 83
5.6 我国纳米材料发展综述 85
5.7 纳米材料的应用 86
5.8 纳米材料在光通信领域的应用 90
第6章 纳米光通信采用的传输介质 94
6.1 现行光通信采用的传输介质 94
6.1.1 一般光纤通信系统采用的光纤光缆 94
6.1.2 海底光纤通信系统采用的光纤光缆 99
6.1.3 无线光传输系统采用的大气传输介质 100
6.1.4 海底无线光通信传输系统采用的海水传输介质 106
6.2 纳米光通信采用的纳米光纤传输介质 107
6.3 纳米无线光传输系统的传输介质 111
第7章 一般光通信所采用的光电子器件 113
7.1 电子学与光电子学的基本概念 113
7.2 现行光通信使用的光电子器件的分类 114
7.3 现行光通信中采用的几类主要光无源器件 114
7.4 现行光通信采用的光有源器件 117
7.4.1 现行光通信系统采用的光源器件 117
7.4.2 现行光通信系统采用的半导体发光二极管 118
7.4.3 现行光通信系统采用的半导体激光二极管 121
7.5 现行光通信采用的光检测器件 127
7.6 现行光通信采用的光调制器 129
7.6.1 关于调制的基本概念 129
7.6.2 光通信中采用的调制方式 130
7.6.3 光通信中的光调制器件 133
7.6.4 国内外光通信调制器技术的进展 135
7.7 现行光通信系统采用的光放大器 135
7.7.1 概述 135
7.7.2 掺铒光纤放大器 138
7.7.3 光纤喇曼放大器 141
7.7.4 光放大器在光纤通信中的应用 143
7.8 光通信系统采用的光存储器件 145
第8章 纳米光通信所采用的纳米光电子器件 147
8.1 纳米电子学与纳米光电子学的基本概念 147
8.2 纳米光通信采用的纳米器件 148
8.3 可用于纳米光通信的纳米激光器件 149
8.4 用于纳米光通信的光电子器件 152
8.4.1 用于纳米光通信的纳米发光二极管 152
8.4.2 用于纳米光通信的纳米光检测器件 152
8.4.3 用于纳米光通信的纳米共振隧道器件 153
8.4.4 用于纳米光通信的纳米光开关 153
8.4.5 用于纳米光通信的纳米存储器 154
8.4.6 纳米光电子器件制造技术 155
8.4.7 用于纳米光通信的纳米显示器 156
8.4.8 用于纳米光通信的纳米光电子器件的发展趋势 156
8.5 光子晶体器件 157
8.6 亚波长光学器件 158
8.7 在纳米光通信中使用的其他新型元器件 159
第9章 纳米光通信采用的网元设备 161
9.1 现行光纤通信网络采用的传统设备 161
9.1.1 现行光通信采用的光发射机 161
9.1.2 现行光通信采用的光接收机 172
9.1.3 现行光通信采用的光中继器 178
9.2 现行数据传输网络采用的传统设备 184
9.3 纳米光通信中采用的纳米设备 186
9.3.1 纳米光通信采用的光发射机 186
9.3.2 纳米光通信采用的光接收机 187
9.3.3 纳米光通信采用的纳米光中继器 187
9.3.4 纳米光通信采用的纳米终端设备与上/下路设备 188
9.4 纳米数据传输网络中采用的纳米光通信设备 188
9.5 纳米光通信设备的优良性能 189
第10章 纳米复用光通信技术的进展 190
10.1 复用光通信的基本概念 190
10.2 复用光通信技术的分类 190
10.3 几种复用技术的比较 193
10.4 波分复用技术 193
10.4.1 波分复用网络技术的基本概念 194
10.4.2 WDM网络的主要技术性能 207
10.4.3 光监控信道的实现 208
10.4.4 国际上WDM技术标准规范 208
10.4.5 WDM光纤网络的主要特点 210
10.4.6 结束语 213
10.5 光时分复用技术 214
10.5.1 基本概念 214
10.5.2 OTDM系统组成 214
10.5.3 OTDM系统网元设备 216
10.5.4 OTDM复用器技术 217
10.5.5 OTDM系统的特点 219
10.6 码分复用技术 220
10.6.1 码分复用技术的基本概念 220
10.6.2 光码分复用技术的基本概念 228
第11章 纳米光通信网络系统采用的关键技术 234
11.1 在光通信中应用的纳米技术与纳米材料 234
11.2 在光通信中应用的神经网络与纳米机器人技术 235
11.3 在光通信中应用的光复用技术 236
11.4 在光通信中应用的光量子技术 237
11.5 在光通信中应用的无线光接入技术 238
11.6 在光通信中应用的星际通信系统技术 239
第12章 各类纳米光通信网络 241
12.1 现行光通信中经常使用的几类网络 241
12.2 纳米光通信网络的分类 242
12.3 现行光通信网络的组成 243
12.3.1 光纤通信网的组成 243
12.3.2 地面上无线光通信系统的基本组成 244
12.3.3 海底光缆通信系统的基本组成 244
12.3.4 海底无线光通信系统的基本组成 249
12.4 现行光通信各类网络主要性能 252
12.4.1 光纤通信网的主要性能 253
12.4.2 无线光通信网络系统的主要性能 255
12.4.3 几种解决移动无线光通信存在问题的措施 263
12.5 纳米光通信网络 264
12.5.1 纳米光通信网络的分类方法 264
12.5.2 纳米光通信网络的组成 265
12.5.3 纳米光通信各类网络的主要性能 265
12.5.4 纳米光通信网络的主要特点 266
第13章 纳米无线光通信技术在星际通信中的应用 268
13.1 概述 268
13.2 星际微波通信系统 269
13.2.1 甚小口径天线地球站通信卫星系统 269
13.2.2 “铱"星系统 270
13.2.3 全球星系统 271
13.3 一个卫星光外差通信系统工作原理的描述 273
13.4 星际光通信系统的主要性能指标 274
13.5 星际光通信系统实例 275
13.6 星际光通信系统的优越性 276
13.7 星际光通信系统的关键技术 278
13.8 卫星光通信与微波通信之转换方法 280
13.9 星际光通信发展现状 281
13.9.1 欧洲空间局的星际光通信系统 281
13.9.2 美国的卫星与地面站间激光通信系统试验 282
13.9.3 日本 282
13.10 应用纳米技术为星际光通信展现的美好前景 283
第14章 纳米光通信中的相关标准 284
14.1 现行光通信中采用的相关技术标准 284
14.1.1 现行光通信中采用标准的相关技术标准机构 284
14.1.2 现行光通信中采用的电信网相关技术标准（ITU-T） 284
14.1.3 现行光通信数据网标准中的主要传输性能参数 287
14.1.4 现行光通信中数据网采用的相关技术标准 288
14.1.5 现行光通信中采用的技术标准ITU-T与IEEE关系 297
14.2 与纳米光通信相关的纳米技术标准 301
14.3 我国纳米标准化工作 303
14.4 纳米光通信的可靠性和安全保密性措施 303
14.4.1 现行光缆通信网络的安全保密措施 303
14.4.2 纳米光通信的安全保密措施 304
第15章 纳米光通信中采用的测量技术 305
15.1 现行光缆通信中采用的测量技术 305
15.1.1 概述 305
15.1.2 现行光缆通信中采用的测量技术 305
15.1.3 现行光缆通信中采用的测量仪器仪表 306
15.2 一般光通信系统使用的测试仪器 315
15.3 现行无线光通信中采用的测量技术 315
15.3.1 无线光通信网络产品的测量技术 316
15.3.2 无线光通信网络工程的总体调试 317
15.3.3 光通信网络的系统测试实例 320
15.4 一般光通信系统使用的测试仪器 324
15.5 虚拟测量仪器的基本知识 325
15.5.1 虚拟仪器测量技术的基本概念 325
15.5.2 虚拟测量仪器技术的发展与其虚拟测量仪器的组成 326
15.5.3 虚拟测量仪器技术的优越性 326
15.6 纳米光通信系统采用的测量技术 327
15.6.1 纳米光通信采用的测量测试技术 328
15.6.2 纳米光通信测试测量仪器仪表 330
第16章 纠误码在纳米光通信中的应用 335
16.1 概述 335
16.2 纠误编码的基本概念 336
16.2.1 分组编码 336
16.2.2 奇偶监督码与汉明码 336
16.2.3 反馈移位寄存器的多项式描写 337
16.2.4 循环编码 338
16.2.5 交错编码 339
16.3 纠误编码在空中纳米无线光通信中的应用实例 341
16.3.1 交错延迟十单位自动纠误无线光用户接入网的设计 341
16.3.2 交错延迟十单位自动纠误编码技术在无线光网络中的应用 346
16.4 结束语 347
第17章 纳米光通信网络的建设与管理 348
17.1 纳米光通信网络的工程设计 348
17.1.1 纳米光通信网络的初步工程设计 348
17.1.2 光通信网络工程的施工设计文件 349
17.2 纳米光通信网络工程的施工与验收 352
17.2.1 纳米光通信网络工程的施工 352
17.2.2 光通信网络工程中的测量技术 353
17.2.3 光通信网络工程的验收 356
17.3 光通信网络工程的维护与管理 357
17.3.1 网络管理的基本概念 357
17.3.2 管理标准接口 357
17.3.3 网络管理使用的SNMP 358
17.3.4 管理数据库 359
17.3.5 SNMP管理与安全性 360
第18章 光通信的局限性和中微子通信发展的美好前景 362
18.1 现行光通信的局限性 362
18.2 纳米光通信的优越性能与局限性 362
18.2.1 纳米光通信的优越性 362
18.2.2 纳米光通信存在的局限性 367
18.3 通信的基本概念 369
18.3.1 通信的定义及发展 369
18.3.2 物质的基本概念 369
18.4 中微子通信技术 371
18.4.1 中微子的基本知识 371
18.4.2 中微子通信 372
18.4.3 中微子（通信）的发展简史 372
18.4.4 中微子通信系统的优越性 373
18.5 中微子通信系统的试验与应用 373
18.5.1 中微子通信系统试验实例 373
18.5.2 中微子通信系统的应用 374
18.5.3 中微子通信系统存在的谜团 375
18.6 几类通信存在的问题 375
附录 英汉缩略语对照 376
参考文献 389
