基于非线性光学的全光开关 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李淳飞 著

图书标签:

• 非线性光学
• 全光开关
• 光信息处理
• 光通信
• 光子器件
• 光学材料
• 集成光学
• 光调制
• 光开关
• 纳米光子学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030461308

版次：1

商品编码：11824188

包装：精装

丛书名： 光子与光学丛书

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：492

正文语种：中文

内容简介

　　The content of this book is divided into 10 chapters. Chapter 1 introduces the importance, classification and parameter of optical switch, and points out the research direction of the all-optical switch; Chapter 2 gives the basic knowledge of nonlinear optical physics and materials for all- optical switches; Chapter 3 introduces the electricity-controUed optical switches, which are available in the market; Chapter 4 studies the optical bistable device (OBD) including the pure optical OBD and the electro-optical hybrid OBD, in addition the instability of OBD; Chapter 5 discusses the nonlinear interferometer all-optical switches as a kind of space-type AOSs; Chapter 6 introduces the nonlinear fiber grating AOS, which is one of intensity-type AOSs; Chapter 7 shows the nanoscale AOS including the nanoscale waveguide AOS, the photon crystal AOS and the surface plasmonic AOS; Chapter 8 discusses the optical flip- flop, a time-type AOS, and the wavelength convertor, a wavelength-type AOS; Chapter 9 talks about optical-limiting optical switches, which is a transmittance switch used for preventing laser injure to eyes. Finally, Chapter 10 discusses the applications of AOSs in all-optical communication networks.

目录

Preface
Chapter 1 Introduction to Optical Switch
1.1 Importance of Optical Switch
1. 1.1 Optical Switch is a Demand of-Optical Physics Development
1. 1.2 Optical Switch is a Demand of Photonic Technology Progress
1.2 Classification of Optical Switch
1.2.1 Classification According to the Control Method
1.2.2 Classification According to the Working Function
1.2.3 Classification According to theWorking Domain
1.3 Parameters of Optical Switch
1.3.1 Performance Parameters of Optical Switch
1.3.2 Figure of Merit of Optical-Switch Materials
1.4 Research Direction of All-Optical Switch
1.4.1 Technical Indicators of Applicable AOS
1.4.2 Difficulties and Solutions of AOS Study
References
Chapter 2 Nonlinear Optical Basics for All-Optical Switch
2.1 K-K Relation and Kerr Effect
2.1.1 Kramers-Kronig Relation
2.1.2 Relation Between △n(ω) and △α(ω)
2.1.3 Optical Kerr Effect and Optical Phase Modulation
2.2 Two-Photon-Absorption Effect
2.2.1 Optical Intensity Transportation Equation
2.2.2 TPA Coefficient Measurement
2.2.3 TPA in Silicon Material
2.3 Optical Nonlinearity in Semiconductor
2.3.1 Free-Carrier Nonlinearity
2.3.2 Bound-Electron Nonlinearity
2.3.3 Quantum-Confinement Nonlinearity in Semiconductor
2.4 Optical Nonlinearity in Glass Materials
2.4.1 Silica and Doped Silica
2.4.2 Chalcogenide Glass
2.5 Nonlinear Optical Mechanism in Organic Material
2.5.1 Conjugated Polymers
2.5.2 Charge Transfer Molecules (Chromophores)
2.5.3 Miscellaneous Molecules
2.6 Saturable and Reverse Saturable Absorption
2.6.1 Saturable Absorption
2.6.2 Reverse Saturable Absorption
References
Chapter 3 Electric-Controlled Optical Switches
3.1 Electro-Optical Switches
3.1.1 Electro-Optic Coupler Optical Switches
3.1,2 Electro-Optic M-Z Interferometer Optical Switches
3.1.3 Branch-Waveguide Electro-Optical Switches
3.2 Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.1 Coupler Thermo-Optic Switches
3.2.2 M-Z Interferometer Thermo-Optic Switches
3.2.3 Multi-Mode Interference Thermo-Op.tic Switches
3.2.4 Branch-Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.5 Ring-Resonator Thermo-Optic Wavelength Switch
3.2.6 Phase Transition Thermo-Optic Switch
3.3 Liquid Crystal Optical Switch
3.3.1 Birefringent-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.2 Polarization-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.3 Reflection-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.4 Mechanical Optical Switches
3.4.1 Simple Mechanical Optical Switches
3.4.2 MEMS Optical Switches
3.5 Magneto-Optical Switches
3.6 Acousto-0Ptieal Switches
3.6.1 Beam Reflection-Type Acousto-Opfical Switches
3.6.2 Polarization Conversion Acousto-optical Switches
References
Chapter 4 Optical Bistability Devices
4.1 Introduction to Optical Bistability
4.1.1 Optical Bistability
4.1.2 Optical Bistable Devices
4.2 Intrinsic Optical Bitable Device
……
Chapter 5 Nonlinear-Interferometer All-Optical Switches
Chapter 6 Nonlinear-Fiber-Grating All-Optical Switches
Chapter 7 Nanophotonic All-Optical Switches
Chapter 8 Optical Flip-Flop and Wavelength Converter
Chapter 9 Optical-Limiting All-Optical Switches
Chapter 10 AOS Application in All-Optical Network

前言/序言

好的，这里为您提供一份关于“非线性光学”领域的图书简介，内容聚焦于该领域的前沿研究和关键技术，但不涉及您提到的具体书名《基于非线性光学的全光开关》。 --- 图书简介：先进光子学中的非线性现象与应用 内容概述： 本书深入探讨了非线性光学这一跨学科领域的核心原理、关键效应及其在现代光子学与信息技术中的广泛应用。在光与物质相互作用的语境下，线性光学描述的是光场强度较低时的常规现象，而当光强达到一定阈值时，物质的介电响应将不再与光场强度成正比，此时便进入了非线性光学范畴。本书旨在系统梳理从基础理论到尖端实验的脉络，为读者提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：非线性光学基础理论 本书的开篇部分奠定了理解非线性效应所需的理论基石。我们从经典的电磁场理论出发，引入了材料的极化率概念，并详细阐述了高阶极化率张量（$chi^{(2)}, chi^{(3)}$ 等）在描述非线性响应中的关键作用。 张量形式与群论分析： 深入解析了不同晶体对称性对允许的非线性效应的限制。通过群论工具，我们分类讨论了哪些介质可以支持二阶非线性过程（如倍频、和频、差频），以及哪些介质是三阶非线性过程的主导者。 频率转换机制： 详细讲解了参数下转换（OPG）、参量放大（OPA）等核心频率转换过程的物理机理。重点分析了相位匹配（Phase Matching）在提高转换效率中的决定性作用，包括准相位匹配（QPM）技术在周期性结构中的实现。 瞬时响应与守恒定律： 探讨了能量守恒与动量守恒（波矢匹配）在非线性相互作用中的体现，并讨论了在不同时间尺度下（从瞬时响应到累积效应）的物理模型差异。 第二部分：核心非线性效应的深入研究 本部分聚焦于最重要且应用最为广泛的几种非线性光学现象。 二阶非线性过程（Second-Order Nonlinear Optics）： 重点剖析了倍频（SHG）、三阶谐波产生（THG）以及电光效应（Pockels效应）。在应用层面，我们探讨了如何利用这些效应进行光信号的频率转换与调制。 三阶非线性过程（Third-Order Nonlinear Optics）： 这是理解自聚焦、自散焦、克尔效应以及光孤子形成的关键。 克尔效应与自作用： 详细分析了光学克尔效应（Optical Kerr Effect），即折射率对光强依赖的现象。这是光纤通信和光脉冲动力学研究的基石。 自聚焦与光束质量： 探讨了高斯光束在介质中传播时，由于克尔效应引起的自聚焦现象，以及如何通过适当设计来控制光束的横向稳定性。 四波混频（FWM）： 深入分析了FWM作为一种高效的信号处理和频率转换工具在光纤和集成光路中的应用潜力。 第三部分：光孤子与超快光学 非线性光学与超快物理紧密相连。当色散效应（导致脉冲展宽）与非线性克尔效应（导致脉冲压缩）达到精妙的平衡时，便可形成光孤子——一种能在介质中保持其形状不变传播的稳定光脉冲。 非线性薛定谔方程（NLSE）： 本书将NLSE作为描述光孤子动力学的核心数学模型，并推导了其解析解。 孤子类型与稳定性： 讨论了正色散区和负色散区中孤子的形成条件，并对比了亮孤子和暗孤子的特性。 超连续谱（Supercontinuum Generation）： 探讨了在长光纤或光子晶体光纤中，由克尔效应、自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频共同作用下，如何将窄带光源扩展为覆盖数个八度的宽带光源，及其在计量学和生物成像中的应用。 第四部分：新型结构与集成化 现代非线性光学的发展正朝着更紧凑、更高效的方向迈进。本书的最后部分关注了如何通过结构设计来增强和控制非线性相互作用。 周期性极化材料（PPLN/PPLT）： 详细介绍了准相位匹配技术的工程实现，包括激光剥离、电子束写入等工艺，以及这类材料在高效频率转换中的优势。 光子晶体光纤（PCF）： 阐述了如何通过控制光子晶体的结构来调节光纤的有效模场面积（EFA）和色散特性，以实现在微小尺度上实现高非线性效应，例如将非线性阈值大大降低。 集成光子学中的非线性： 讨论了在硅基、氮化硅等平台中，如何利用高折射率材料带来的巨大光场限制效应（高峰值功率密度），实现片上非线性器件，推动光计算和光传感的发展。 本书特色： 本书结合了严谨的理论推导与丰富的实例分析，特别强调了实验验证和实际应用中的工程挑战。它不仅适用于光学、物理学专业的高年级本科生和研究生，也为从事光通信、激光技术和光电子器件研发的工程师和研究人员提供了宝贵的参考资料。通过阅读本书，读者将能够深刻理解非线性光学作为推动下一代光信息处理和精密测量的核心驱动力的地位。

评分☆☆☆☆☆

拿到《基于非线性光学的全光开关》这本书，我立刻被它所承诺的“全光”概念深深吸引。在信息爆炸的时代，我们对数据处理和传输速度的要求越来越高，而传统的电子开关在物理极限面前显得力不从心。这时，光，以其无与伦比的速度和低损耗的特性，成为了理想的候选者。这本书的重点显然在于“非线性光学”这一关键技术。我设想，书中会详细介绍如何在材料的非线性响应下，实现对光信号的控制，从而构建出能够替代电子开关的全光器件。我好奇的是，作者会如何系统地梳理非线性光学中的基本现象，例如二次谐波产生、三阶非线性效应等等，并将这些理论知识与全光开关的设计紧密结合。书中会不会给出一些具体的非线性材料的选型指南，以及不同类型全光开关的结构设计和工作原理分析？比如，是否会探讨基于光纤、集成波导、甚至是自由空间光学器件的全光开关实现方案？更重要的是，我希望书中能够深入浅出地解释这些技术在实际应用中可能面临的挑战，比如阈值控制、开关速度、功耗以及集成度等问题，并提出相应的解决方案。这本书，在我看来，是通往下一代信息技术的重要桥梁，它不仅仅是关于光学原理的阐述，更是对未来计算和通信范式的构想。

评分☆☆☆☆☆

《基于非线性光学的全光开关》这本书，光是听名字就让人觉得充满了科技的厚重感。我一直以来都对“全光”技术抱有浓厚的兴趣，因为它代表着信息处理的终极速度和效率。而“非线性光学”更是这个领域的核心驱动力，它赋予了光信号以“智慧”和“控制力”。我非常好奇，书中会如何系统地阐述非线性光学中的关键效应，并将其转化为构建全光开关的基石。例如，是否会详细介绍像光学限幅、光学相干放大、自相位调制等现象，以及如何利用这些现象来设计不同类型的全光开关？我期待书中能够深入剖析各种全光开关的结构设计和工作原理，比如基于谐振腔的、基于光子晶体的、或者基于表面等离子的全光开关，并且会对它们的性能进行细致的比较和评估。我希望能看到书中对实际器件的实现和挑战有深入的讨论，比如如何提高开关的精度、降低功耗、以及实现大规模集成。这本书，在我看来，不仅仅是一本技术手册，更是一本关于未来信息基础设施的蓝图，它将非线性光学这一基础研究与未来通信和计算的发展紧密相连，为我们描绘了一个充满光明的、由光驱动的数字世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我刚拿到手，名字叫《基于非线性光学的全光开关》。单看书名，我就觉得它像是打开了通往未来通信和计算世界的一扇大门。非线性光学，这个词本身就带着一股神秘和力量感，而全光开关，更是直接触及了信息处理的核心。我脑海里浮现出无数的可能性：速度快到难以想象的数据传输，更强大、更高效的计算设备，甚至是那些科幻电影里才能看到的场景，是不是都能在这本书里找到理论基础和技术实现的线索？我迫不及待地想知道，作者是如何将如此前沿和复杂的光学原理，应用于构建开关这样基础却又至关重要的器件。我特别好奇，书里会不会详细阐述非线性效应在不同材料中的表现，以及如何巧妙地利用这些效应来设计和实现光开关的结构。是基于某些特定的材料，比如晶体、半导体，还是纳米结构？又或者，是否会有对现有技术瓶颈的突破性探讨？我期待书中能有深入的分析，解释其中的物理机制，并展示一些令人惊叹的实验结果或理论模型。这本书，感觉像是为那些对光学、光子学以及未来科技充满好奇心的人量身定制的，它预示着一个更加光明的、由光驱动的未来。

评分☆☆☆☆☆

《基于非线性光学的全光开关》，这个书名听起来就充满了硬核科技感。我一直对能够直接用光来处理信息的“全光”技术非常感兴趣，因为它预示着摆脱电子束缚的解放。而“非线性光学”作为实现这一目标的关键，更是让这本书显得尤为重要。我很好奇，书中会对哪些具体的非线性效应进行深入的解析？是像饱和吸收、克尔效应、拉曼散射这样的基本原理，还是会进一步探讨更复杂的现象，比如自聚焦、光诱导折射率变化等，以及它们如何被巧妙地应用于开关的构建？我对书中对不同类型全光开关的分类和介绍非常期待。是基于光栅衍射的、光致变色的、还是基于光子晶体结构的？或者，会不会涉及到更具前瞻性的技术，比如基于量子点或超材料的全光开关？我希望作者不仅能给出理论上的介绍，还能包含一些实际的设计细节，比如如何优化材料的非线性系数，如何提高开关的响应速度和对比度，以及如何实现低插损和高隔离度的设计。这本书，在我看来，是对“光计算”和“光通信”领域一个非常重要的贡献，它将非线性光学这个基础学科，与实际的器件应用紧密地联系起来，为我们勾勒出了一个更加高效、智能的未来信息处理图景。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《基于非线性光学的全光开关》这本书的书名时，脑海里立刻闪过无数关于未来信息世界的画面。想象一下，信息不再受电子迁移的限制，而是以光速在节点之间穿梭，实现近乎瞬时的信息传递和处理。而这一切，都离不开“非线性光学”这个神奇的领域。“全光开关”更是直接点明了这本书的核心应用价值——用光来控制信息的流向，构建高效、无瓶颈的计算和通信架构。我特别想知道，书中会对哪些具体的非线性材料和器件设计进行详细的探讨。是会关注有机染料、半导体量子阱、还是新型的纳米光子材料？我期待书中能够深入剖析这些材料在非线性光学效应方面的特性，以及如何将其转化为高效的全光开关。例如，是否会介绍利用光诱导的折射率变化来实现开关的原理，或者通过激发和猝灭非线性光学响应来控制光信号的通断？书中对开关性能的评估标准，比如开关速度、能效、阈值、工作带宽以及稳定性等方面，也会是我重点关注的内容。这本书，在我看来，是一次对信息技术前沿的探索，它将晦涩的物理原理与激动人心的应用场景相结合，为我们揭示了通往更快速、更强大信息处理时代的可能路径。