基於非綫性光學的全光開關 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李淳飛 著

圖書標籤:

• 非綫性光學
• 全光開關
• 光信息處理
• 光通信
• 光子器件
• 光學材料
• 集成光學
• 光調製
• 光開關
• 納米光子學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030461308

版次：1

商品編碼：11824188

包裝：精裝

叢書名： 光子與光學叢書

開本：16開

齣版時間：2015-11-01

用紙：膠版紙

頁數：492

正文語種：中文

內容簡介

　　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.

目錄

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，這裏為您提供一份關於“非綫性光學”領域的圖書簡介，內容聚焦於該領域的前沿研究和關鍵技術，但不涉及您提到的具體書名《基於非綫性光學的全光開關》。 --- 圖書簡介：先進光子學中的非綫性現象與應用 內容概述： 本書深入探討瞭非綫性光學這一跨學科領域的核心原理、關鍵效應及其在現代光子學與信息技術中的廣泛應用。在光與物質相互作用的語境下，綫性光學描述的是光場強度較低時的常規現象，而當光強達到一定閾值時，物質的介電響應將不再與光場強度成正比，此時便進入瞭非綫性光學範疇。本書旨在係統梳理從基礎理論到尖端實驗的脈絡，為讀者提供一個全麵而深入的知識框架。 第一部分：非綫性光學基礎理論 本書的開篇部分奠定瞭理解非綫性效應所需的理論基石。我們從經典的電磁場理論齣發，引入瞭材料的極化率概念，並詳細闡述瞭高階極化率張量（$chi^{(2)}, chi^{(3)}$ 等）在描述非綫性響應中的關鍵作用。 張量形式與群論分析： 深入解析瞭不同晶體對稱性對允許的非綫性效應的限製。通過群論工具，我們分類討論瞭哪些介質可以支持二階非綫性過程（如倍頻、和頻、差頻），以及哪些介質是三階非綫性過程的主導者。 頻率轉換機製： 詳細講解瞭參數下轉換（OPG）、參量放大（OPA）等核心頻率轉換過程的物理機理。重點分析瞭相位匹配（Phase Matching）在提高轉換效率中的決定性作用，包括準相位匹配（QPM）技術在周期性結構中的實現。 瞬時響應與守恒定律： 探討瞭能量守恒與動量守恒（波矢匹配）在非綫性相互作用中的體現，並討論瞭在不同時間尺度下（從瞬時響應到纍積效應）的物理模型差異。 第二部分：核心非綫性效應的深入研究 本部分聚焦於最重要且應用最為廣泛的幾種非綫性光學現象。 二階非綫性過程（Second-Order Nonlinear Optics）： 重點剖析瞭倍頻（SHG）、三階諧波産生（THG）以及電光效應（Pockels效應）。在應用層麵，我們探討瞭如何利用這些效應進行光信號的頻率轉換與調製。 三階非綫性過程（Third-Order Nonlinear Optics）： 這是理解自聚焦、自散焦、剋爾效應以及光孤子形成的關鍵。 剋爾效應與自作用： 詳細分析瞭光學剋爾效應（Optical Kerr Effect），即摺射率對光強依賴的現象。這是光縴通信和光脈衝動力學研究的基石。 自聚焦與光束質量： 探討瞭高斯光束在介質中傳播時，由於剋爾效應引起的自聚焦現象，以及如何通過適當設計來控製光束的橫嚮穩定性。 四波混頻（FWM）： 深入分析瞭FWM作為一種高效的信號處理和頻率轉換工具在光縴和集成光路中的應用潛力。 第三部分：光孤子與超快光學 非綫性光學與超快物理緊密相連。當色散效應（導緻脈衝展寬）與非綫性剋爾效應（導緻脈衝壓縮）達到精妙的平衡時，便可形成光孤子——一種能在介質中保持其形狀不變傳播的穩定光脈衝。 非綫性薛定諤方程（NLSE）： 本書將NLSE作為描述光孤子動力學的核心數學模型，並推導瞭其解析解。 孤子類型與穩定性： 討論瞭正色散區和負色散區中孤子的形成條件，並對比瞭亮孤子和暗孤子的特性。 超連續譜（Supercontinuum Generation）： 探討瞭在長光縴或光子晶體光縴中，由剋爾效應、自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）和四波混頻共同作用下，如何將窄帶光源擴展為覆蓋數個八度的寬帶光源，及其在計量學和生物成像中的應用。 第四部分：新型結構與集成化 現代非綫性光學的發展正朝著更緊湊、更高效的方嚮邁進。本書的最後部分關注瞭如何通過結構設計來增強和控製非綫性相互作用。 周期性極化材料（PPLN/PPLT）： 詳細介紹瞭準相位匹配技術的工程實現，包括激光剝離、電子束寫入等工藝，以及這類材料在高效頻率轉換中的優勢。 光子晶體光縴（PCF）： 闡述瞭如何通過控製光子晶體的結構來調節光縴的有效模場麵積（EFA）和色散特性，以實現在微小尺度上實現高非綫性效應，例如將非綫性閾值大大降低。 集成光子學中的非綫性： 討論瞭在矽基、氮化矽等平颱中，如何利用高摺射率材料帶來的巨大光場限製效應（高峰值功率密度），實現片上非綫性器件，推動光計算和光傳感的發展。 本書特色： 本書結閤瞭嚴謹的理論推導與豐富的實例分析，特彆強調瞭實驗驗證和實際應用中的工程挑戰。它不僅適用於光學、物理學專業的高年級本科生和研究生，也為從事光通信、激光技術和光電子器件研發的工程師和研究人員提供瞭寶貴的參考資料。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解非綫性光學作為推動下一代光信息處理和精密測量的核心驅動力的地位。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《基於非綫性光學的全光開關》這本書的書名時，腦海裏立刻閃過無數關於未來信息世界的畫麵。想象一下，信息不再受電子遷移的限製，而是以光速在節點之間穿梭，實現近乎瞬時的信息傳遞和處理。而這一切，都離不開“非綫性光學”這個神奇的領域。“全光開關”更是直接點明瞭這本書的核心應用價值——用光來控製信息的流嚮，構建高效、無瓶頸的計算和通信架構。我特彆想知道，書中會對哪些具體的非綫性材料和器件設計進行詳細的探討。是會關注有機染料、半導體量子阱、還是新型的納米光子材料？我期待書中能夠深入剖析這些材料在非綫性光學效應方麵的特性，以及如何將其轉化為高效的全光開關。例如，是否會介紹利用光誘導的摺射率變化來實現開關的原理，或者通過激發和猝滅非綫性光學響應來控製光信號的通斷？書中對開關性能的評估標準，比如開關速度、能效、閾值、工作帶寬以及穩定性等方麵，也會是我重點關注的內容。這本書，在我看來，是一次對信息技術前沿的探索，它將晦澀的物理原理與激動人心的應用場景相結閤，為我們揭示瞭通往更快速、更強大信息處理時代的可能路徑。

評分☆☆☆☆☆

拿到《基於非綫性光學的全光開關》這本書，我立刻被它所承諾的“全光”概念深深吸引。在信息爆炸的時代，我們對數據處理和傳輸速度的要求越來越高，而傳統的電子開關在物理極限麵前顯得力不從心。這時，光，以其無與倫比的速度和低損耗的特性，成為瞭理想的候選者。這本書的重點顯然在於“非綫性光學”這一關鍵技術。我設想，書中會詳細介紹如何在材料的非綫性響應下，實現對光信號的控製，從而構建齣能夠替代電子開關的全光器件。我好奇的是，作者會如何係統地梳理非綫性光學中的基本現象，例如二次諧波産生、三階非綫性效應等等，並將這些理論知識與全光開關的設計緊密結閤。書中會不會給齣一些具體的非綫性材料的選型指南，以及不同類型全光開關的結構設計和工作原理分析？比如，是否會探討基於光縴、集成波導、甚至是自由空間光學器件的全光開關實現方案？更重要的是，我希望書中能夠深入淺齣地解釋這些技術在實際應用中可能麵臨的挑戰，比如閾值控製、開關速度、功耗以及集成度等問題，並提齣相應的解決方案。這本書，在我看來，是通往下一代信息技術的重要橋梁，它不僅僅是關於光學原理的闡述，更是對未來計算和通信範式的構想。

評分☆☆☆☆☆

《基於非綫性光學的全光開關》，這個書名聽起來就充滿瞭硬核科技感。我一直對能夠直接用光來處理信息的“全光”技術非常感興趣，因為它預示著擺脫電子束縛的解放。而“非綫性光學”作為實現這一目標的關鍵，更是讓這本書顯得尤為重要。我很好奇，書中會對哪些具體的非綫性效應進行深入的解析？是像飽和吸收、剋爾效應、拉曼散射這樣的基本原理，還是會進一步探討更復雜的現象，比如自聚焦、光誘導摺射率變化等，以及它們如何被巧妙地應用於開關的構建？我對書中對不同類型全光開關的分類和介紹非常期待。是基於光柵衍射的、光緻變色的、還是基於光子晶體結構的？或者，會不會涉及到更具前瞻性的技術，比如基於量子點或超材料的全光開關？我希望作者不僅能給齣理論上的介紹，還能包含一些實際的設計細節，比如如何優化材料的非綫性係數，如何提高開關的響應速度和對比度，以及如何實現低插損和高隔離度的設計。這本書，在我看來，是對“光計算”和“光通信”領域一個非常重要的貢獻，它將非綫性光學這個基礎學科，與實際的器件應用緊密地聯係起來，為我們勾勒齣瞭一個更加高效、智能的未來信息處理圖景。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我剛拿到手，名字叫《基於非綫性光學的全光開關》。單看書名，我就覺得它像是打開瞭通往未來通信和計算世界的一扇大門。非綫性光學，這個詞本身就帶著一股神秘和力量感，而全光開關，更是直接觸及瞭信息處理的核心。我腦海裏浮現齣無數的可能性：速度快到難以想象的數據傳輸，更強大、更高效的計算設備，甚至是那些科幻電影裏纔能看到的場景，是不是都能在這本書裏找到理論基礎和技術實現的綫索？我迫不及待地想知道，作者是如何將如此前沿和復雜的光學原理，應用於構建開關這樣基礎卻又至關重要的器件。我特彆好奇，書裏會不會詳細闡述非綫性效應在不同材料中的錶現，以及如何巧妙地利用這些效應來設計和實現光開關的結構。是基於某些特定的材料，比如晶體、半導體，還是納米結構？又或者，是否會有對現有技術瓶頸的突破性探討？我期待書中能有深入的分析，解釋其中的物理機製，並展示一些令人驚嘆的實驗結果或理論模型。這本書，感覺像是為那些對光學、光子學以及未來科技充滿好奇心的人量身定製的，它預示著一個更加光明的、由光驅動的未來。

評分☆☆☆☆☆

《基於非綫性光學的全光開關》這本書，光是聽名字就讓人覺得充滿瞭科技的厚重感。我一直以來都對“全光”技術抱有濃厚的興趣，因為它代錶著信息處理的終極速度和效率。而“非綫性光學”更是這個領域的核心驅動力，它賦予瞭光信號以“智慧”和“控製力”。我非常好奇，書中會如何係統地闡述非綫性光學中的關鍵效應，並將其轉化為構建全光開關的基石。例如，是否會詳細介紹像光學限幅、光學相乾放大、自相位調製等現象，以及如何利用這些現象來設計不同類型的全光開關？我期待書中能夠深入剖析各種全光開關的結構設計和工作原理，比如基於諧振腔的、基於光子晶體的、或者基於錶麵等離子的全光開關，並且會對它們的性能進行細緻的比較和評估。我希望能看到書中對實際器件的實現和挑戰有深入的討論，比如如何提高開關的精度、降低功耗、以及實現大規模集成。這本書，在我看來，不僅僅是一本技術手冊，更是一本關於未來信息基礎設施的藍圖，它將非綫性光學這一基礎研究與未來通信和計算的發展緊密相連，為我們描繪瞭一個充滿光明的、由光驅動的數字世界。