光波導原理與器件（第2版） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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宋貴纔，全薇著

圖書標籤:

光波導
光縴通信
光子器件
集成光學
光學原理
通信工程
光電子學
半導體光子學
微波光子學
光學設計

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302447191

版次：2

商品編碼：12056604

包裝：平裝

叢書名：高等學校電子信息類專業係列教材

開本：16開

齣版時間：2016-10-01

用紙：膠版紙

頁數：224

字數：367000

正文語種：中文

具體描述

編輯推薦

　　（1）本書注重基礎，兼顧應用，遵循學以緻用的理念，在全麵論述基本原理和基本知識的基礎上，係統地講述瞭光波導原理以及光波導器件的結構、功能和製作方法。

　　（2）本書前後連貫，邏輯性強，便於學習和記憶；書中圖錶豐富，推演過程詳細，便於理解和掌握。書中各節都有要點總結，便於對重點知識的把握。書中各章後麵都有小結，並附有與該章內容聯係緊密並且實用性很強的習題，便於學以緻用。

　　（3）本書係統而深入地論述瞭光波導的基本概念、基本規律和典型現象，並給齣瞭光波導理論在實際工程中的應用案例，融入瞭與導波光學相關的新技術與科研成果。

　　（4）本書配有精心編寫的教學課件，下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵。

內容簡介

　　本書在介紹導波光學産生和發展概況之後，從光的電磁理論齣發，係統、深入地闡述光在光波導中傳播時發生的基本現象和遵循的基本規律，在此基礎上，講述光波導器件的原理、結構、製作技術和工藝流程。同時，也講述瞭光波導器件的相關應用。全書內容共分7章，包括光導波原理及器件概論、光波導的理論基礎、光波導元器件和光波導傳感器、光波導的製備技術、光波導耦閤理論與耦閤器、光調製和光波導調製器、光縴和光縴技術。

　　本書可作為光電信息科學與工程、應用物理學、電子科學與技術以及光學工程專業本科生的專業基礎教材，也可供從事光學及相關領域學習和研究的師生和科技人員參考。

作者簡介

　　宋貴纔，1987年畢業於長春光學精密機械學院光學物理係，畢業後留校任教。先後獲激光技術專業學士學位、軍用光學專業碩士學位及光學工程專業博士學位。2009年在長春理工大學（原長春光學精密機械學院）理學院工作，任係主任、教授、博士生導師。主要從事電子科學與技術、光電信息科學與工程專業的本科生和研究生教學和科研工作，研究方嚮涉及激光、紅外和光電子技術微波枝術等領域。現為國傢精品資源共享課“紅外物理”課程負責人，長春理工大學校教學督導組副組長。

內頁插圖

《光波導原理與器件（第2版）》圖書簡介內容概述《光波導原理與器件（第2版）》是一部全麵深入探討光波導技術基本原理、關鍵器件設計、製造工藝以及前沿應用的研究專著。本書旨在為光電子學、通信工程、材料科學、物理學等相關領域的科研人員、工程師和高年級本科生、研究生提供一個係統、權威的學習和參考平颱。第二版在繼承第一版核心內容的基礎上，充分吸收瞭近年來光波導技術領域最新的研究進展和技術突破，內容更加充實，論述更加深入，圖文並茂，力求展現光波導技術在現代科學和工程中的重要地位及其蓬勃發展的未來。本書的內容體係構建清晰，邏輯嚴謹，從基礎的光波導概念入手，逐步深入到復雜的光波導器件的原理分析和設計方法。全書共分為若乾章節，每一章都圍繞一個核心主題展開，層層遞進，確保讀者能夠循序漸進地掌握光波導技術的精髓。第一部分：光波導基礎理論本書的開篇章節著重於奠定堅實的光波導基礎理論。首先，對光的波動性質和電磁場理論進行瞭迴顧和梳理，這是理解光波導現象的根本。接著，詳細介紹瞭光波導的基本概念，包括摺射率、光的全反射原理、光綫理論以及夫琅禾費衍射等，為後續深入探討光在波導中的傳播行為打下基礎。核心內容集中在講解不同類型光波導的理論模型。例如，對於平麵波導，詳細闡述瞭其結構、傳播模式、模式耦閤、模式轉換等現象，並推導瞭相應的數學模型。對於介質光柵波導、光子晶體波導等更復雜的結構，本書也進行瞭詳細的理論分析，包括其獨特的傳播特性和優缺點。在電磁場理論的基礎上，本書深入探討瞭光波導的傳播模式。無論是單模波導還是多模波導，其傳播模式的特性直接影響著光信號的傳輸質量和器件的性能。本書詳細分析瞭模式的截止條件、有效摺射率、模式場分布等關鍵參數，並介紹瞭如何通過控製波導結構參數來調控模式特性。此外，對模式色散、群速度色散等影響光信號完整性的重要因素也進行瞭深入的剖析。第二部分：核心光波導器件原理與設計在掌握瞭基本的光波導傳播原理後，本書的重點轉嚮瞭構成光電子信息係統核心的光波導器件。這一部分詳細介紹瞭各類關鍵光波導器件的物理原理、設計原則、性能參數以及典型的應用場景。光源器件：盡管光波導本身不直接産生光，但它是承載和引導光源的關鍵。本書會介紹與光波導集成的常見光源，如半導體激光器、LED等，並討論其與波導的耦閤效率和集成方式。調製器件：光調製是信息傳輸和處理的關鍵環節。本書會深入探討電光調製器、聲光調製器、熱光調製器等基於光波導的調製器件。詳細分析其工作機理，如電光效應、聲光效應、熱光效應等，並介紹其在光通信、光計算等領域的應用。開關器件：光開關是實現光信號路由和復用的核心。本書會介紹 Mach-Zehnder 乾涉儀（MZI）型光開關、乾涉耦閤器型光開關等，分析其結構、工作原理、 switching ratio（切換比）、insertion loss（插入損耗）等關鍵性能指標。耦閤器：光耦閤器用於實現光信號的分路、閤路以及模式的耦閤。本書會詳細講解定嚮耦閤器、Y型分支器、多模乾涉（MMI）耦閤器等，分析其設計參數與耦閤效率的關係，並探討其在光網絡中的作用。濾波器：光濾波器用於選擇特定波長的光信號，在波分復用（WDM）係統中至關重要。本書會介紹基於光柵、乾涉效應、光子晶體等原理的光波導濾波器，分析其帶寬、中心波長、阻帶抑製等性能。波長轉換器/復用器/解復用器：隨著光通信容量的不斷提升，波長相關的器件扮演著越來越重要的角色。本書會介紹基於非綫性效應、光柵衍射、乾涉耦閤等原理的波長轉換、復用和解復用器件。光放大器：雖然通常不認為是純粹的光波導器件，但摻鉺光縴放大器（EDFA）等基於光縴波導的光放大器是光通信網絡不可或缺的部分。本書會對其原理和關鍵技術進行介紹。非綫性光學器件：隨著光縴通信嚮更高容量和更遠距離發展，非綫性效應在光傳輸和處理中愈發重要。本書會探討光波導中的非綫性現象，如受激拉曼散射、受激布裏淵散射、四波混頻等，並介紹基於這些效應的光波導器件，如光參量振蕩器、自頻移梳齒等。光存儲與光計算相關器件：隨著光計算和光存儲技術的發展，基於光波導的新型器件也在不斷湧現。本書會介紹與這些前沿領域相關的光波導器件，如光邏輯門、光存儲單元等，盡管這部分內容可能相對更新穎，本書會盡力涵蓋最新的研究成果。在介紹每個器件時，本書不僅會闡述其物理原理，還會深入講解設計思路和優化方法。通過結閤具體的仿真案例和實驗數據，幫助讀者理解理論與實踐之間的聯係，並掌握實際的設計工具和技術。第三部分：製造工藝與錶徵技術光波導器件的性能在很大程度上取決於其製造工藝的精度和可靠性。本書的第三部分將聚焦於光波導器件的製造技術和錶徵方法。材料選擇與製備：介紹瞭幾種常用的光波導材料，如石英玻璃、鈮酸鋰、聚閤物、半導體材料（如矽、砷化鎵）等，並討論瞭它們各自的優缺點和適用範圍。同時，會介紹相應的材料製備和薄膜沉積技術。光波導製造工藝：詳細講解瞭各種光波導製造工藝，包括：光刻技術：介紹光刻的原理、類型（如光刻、電子束光刻、納米壓印光刻等），以及其在圖形轉移中的作用。刻蝕技術：闡述乾法刻蝕（如反應離子刻蝕 RIE）和濕法刻蝕的原理和應用，以及如何控製刻蝕深度和側壁形貌。薄膜生長與沉積：介紹化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、溶膠-凝膠法等薄膜製備技術。離子交換法：重點介紹離子交換法在玻璃和鈮酸鋰等材料中形成光波導的原理和工藝。晶體生長與外延：針對半導體光波導，會介紹外延生長技術，如MOCVD、MBE等。器件集成工藝：討論如何將不同的光波導器件集成到同一片襯底上，實現復雜的光子集成電路（PIC）。光波導錶徵技術：介紹用於評估光波導性能的各種實驗技術，包括：摺射率測量：如棱鏡耦閤法、橢偏儀法等。模式分析：如遠場/近場成像法、模式場分析儀等。損耗測量：如切片法、端麵耦閤法、插入損耗測量等。性能參數測量：如調製電壓、開關速度、帶寬、非綫性係數等。結構分析：如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）等。第四部分：前沿應用與發展趨勢本書的最後一個部分著眼於光波導技術的最新應用和未來發展趨勢，旨在激發讀者的科研興趣和創新思維。光通信領域：詳細介紹光波導在高速光通信係統中的應用，包括光模塊、光收發一體化器件、相乾光通信、矽光子技術等。光計算與信息處理：探討光波導在實現光計算、光邏輯運算、全光信號處理等方麵的潛力。傳感技術：介紹基於光波導的各種高精度傳感器，如生物傳感器、化學傳感器、溫度傳感器、應變傳感器等。激光技術：討論光波導激光器的設計和製造，以及其在微納尺度光源的應用。非綫性光學與光子學：闡述光波導在非綫性光學研究中的重要作用，如超連續譜産生、光學頻率梳、光參量放大等。光子集成電路（PIC）：重點介紹光波導作為構建復雜光子集成電路的基礎，以及其在實現小型化、低功耗、高性能光電子器件方麵的進展。柔性與可穿戴光電子器件：探討基於柔性材料的光波導在可穿戴設備、生物醫學工程等新興領域的應用。人工智能與機器學習在光波導設計中的應用：介紹如何利用AI和機器學習來加速光波導器件的設計和優化過程。本書在每一章節的末尾都附帶瞭詳細的參考文獻列錶，方便讀者查閱更深入的文獻資料。同時，書中穿插瞭大量的示意圖、原理圖、實驗照片以及數據圖錶，使得復雜的理論概念更加直觀易懂，也為讀者提供瞭豐富的實踐參考。總結《光波導原理與器件（第2版）》以其內容的全麵性、理論的嚴謹性、設計的實用性和應用的廣泛性，成為光波導領域一本不可或缺的參考書。它不僅為讀者提供瞭紮實的基礎理論知識，更展示瞭光波導技術在現代科技發展中所扮演的關鍵角色，以及其在未來信息社會中的巨大潛力。無論是希望係統學習光波導技術的初學者，還是在相關領域進行深入研究的科研人員，都能從中獲益良多。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠讓我真正理解“為什麼”而不是僅僅“是什麼”的書，而《光波導原理與器件（第2版）》恰恰滿足瞭我的需求。作者在講解每一個原理時，都不僅僅是給齣結論，而是深入剖析其背後的物理機製。我特彆欣賞書中關於“光束整形”的講解，它不僅僅是介紹瞭如何改變光束的形狀，而是深入分析瞭其背後的衍射光學原理，以及如何通過設計來實現精確的光束整形。這讓我對光波導在精密光學測量和微納加工等領域的應用有瞭更深的認識。書中對“光子晶體”和“超材料”的介紹也讓我耳目一新，它展示瞭這些新型結構在光波導領域的獨特優勢，以及它們在實現新型功能器件方麵的巨大潛力。我印象深刻的是書中關於“光子集成”的展望，它讓我看到瞭光波導技術在未來信息處理和人工智能等領域的發展方嚮。這本書讓我感覺到，光波導技術不僅僅是基礎的研究領域，更是推動未來科技發展的重要力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不像很多教材那樣枯燥乏味，而是充滿瞭“生命力”。作者在講解每一個概念時，都力求用最生動形象的方式呈現齣來。我特彆喜歡書中關於“模式耦閤”的講解，它不僅僅是給齣瞭數學公式，還會用生動的比喻來解釋模式之間能量轉換的過程，例如“兩輛火車在軌道上相互影響”的比喻，讓我一下子就明白瞭。書中對各種光波導器件的結構和工作原理的介紹，也如同“抽絲剝繭”一般，層層深入，讓我們能夠逐步理解其復雜性。我印象深刻的是書中關於“調製器”的講解，它詳細介紹瞭Mach-Zehnder調製器、Y-branch調製器等不同類型的調製器，以及它們在不同應用場景下的優缺點。這讓我能夠根據實際需求選擇最閤適的調製器。此外，書中對“波導損耗”的分析也非常透徹，它不僅列舉瞭各種損耗的來源，還提齣瞭具體的抑製方法，例如通過優化材料、改進加工工藝等。這讓我對如何提高器件的性能有瞭更明確的思路。這本書讓我感覺到，學習光波導知識也可以是一件有趣且富有啓發的事情。

評分☆☆☆☆☆

當我開始接觸到光波導器件的設計時，曾一度感到力不從心，感覺理論與實際之間似乎隔著一道難以逾越的鴻溝。而《光波導原理與器件（第2版）》的齣現，如同為我點亮瞭一盞明燈，指引我前行的方嚮。這本書最打動我的地方在於其“理論支撐+工程實踐”的結閤。作者在講解每一個基本原理時，都會緊接著闡述其在具體器件設計中的應用。例如，在講解模式截止條件時，書中就詳細分析瞭單模光縴的設計，以及如何通過控製縴芯直徑和摺射率差來避免高次模的産生，這對於我在設計通信係統中使用的光縴連接器時至關重要。書中對各種光波導器件的分類和介紹也極為細緻，從無源器件如光柵耦閤器、定嚮耦閤器，到有源器件如調製器、開關，再到非綫性器件，每一個類彆的介紹都包含瞭其工作原理、關鍵參數、設計要點以及典型應用。我特彆受益於其中關於調製器部分的講解，書中對電光效應、熱光效應等原理的闡述，以及不同類型調製器（如Mach-Zehnder調製器、Y-branch調製器）的結構特點和優缺點對比，為我理解和選擇適閤特定應用的調製器提供瞭堅實的理論基礎。此外，書中關於光波導損耗的分析也非常透徹，從材料損耗、散射損耗到彎麯損耗，各種損耗的産生機理和抑製方法都得到瞭詳盡的闡述，這對於提高器件的性能和實際應用至關重要。這本書讓我不再畏懼器件的設計，而是充滿信心去探索和創新。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我曾一度對光波導器件的復雜結構感到畏懼，覺得它們是高深莫測的技術。《光波導原理與器件（第2版）》這本書，徹底改變瞭我的看法。作者用一種“化繁為簡”的方式，將復雜的原理和器件設計變得清晰明瞭。我尤其喜歡書中關於“模式轉換器”的講解，它不僅解釋瞭模式轉換的原理，還展示瞭不同類型的模式轉換器，例如聚焦型、寬帶型等，以及它們在特定應用場景下的優勢。這讓我對如何實現不同模式之間的能量傳遞有瞭更深入的理解。書中對“光隔離器”和“光環形器”的原理和結構分析也讓我印象深刻，它詳細介紹瞭這些器件如何實現單嚮傳輸，以及它們在光通信係統中的重要作用。此外，書中對“波導的製造工藝”的介紹也非常詳盡，它涵蓋瞭光刻、刻蝕、沉積等關鍵工藝步驟，這讓我對如何將理論設計轉化為實際器件有瞭更直觀的認識。這本書讓我感覺到，光波導器件的設計和製造並非神秘莫測，而是可以通過係統學習和深入研究來掌握的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名研究僧，我對《光波導原理與器件（第2版）》這本書最大的感受是它的“全麵性”。這本書幾乎涵蓋瞭光波導領域的所有重要方麵，從最基礎的理論概念，到各種器件的設計與應用，再到相關的材料科學和加工工藝，都得到瞭詳盡的闡述。我特彆欣賞書中關於“偏振”在光波導中傳播的討論，這是很多初學者容易忽略但又至關重要的一個方麵。書中詳細分析瞭偏振模式的特性，以及如何控製和利用偏振來設計特定的器件。例如，在介紹偏振無關的波導設計時，書中給齣瞭具體的實現方法和理論依據。此外，書中對非綫性光學效應在光波導中的應用也進行瞭深入的探討，例如光縴激光器、光參量振蕩器以及超快光脈衝的産生等。這讓我對光波導在信息處理和科學研究等前沿領域的應用有瞭更直觀的認識。書中對周期性布拉格光柵的講解也讓我印象深刻，它不僅介紹瞭光柵的形成原理，還分析瞭其在反射、濾波和模式轉換等方麵的應用，這對於理解許多光通信係統的關鍵器件非常有幫助。這本書讓我感覺到，無論是作為一名初學者還是有一定基礎的研究者，都能從中獲得寶貴的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對光波導技術充滿好奇的學習者，《光波導原理與器件（第2版）》為我打開瞭一扇通往新世界的大門。這本書的敘述方式非常“平易近人”，即使是初學者也能輕鬆理解。作者在講解每一個概念時，都會先從宏觀的原理入手，然後再逐步深入到細節，這種循序漸進的學習方式讓我受益匪淺。我特彆喜歡書中關於“色散”的講解，它不僅解釋瞭色散的原理，還詳細分析瞭不同類型色散對信號傳輸的影響，以及如何通過設計來補償色散。這對於理解光通信係統中的信號失真至關重要。書中對各種光波導器件的性能指標和評估方法也進行瞭詳細的介紹，例如插入損耗、迴波損耗、消光比等，這讓我能夠更好地理解和評價器件的性能。我印象深刻的是書中關於“非綫性效應”的講解，它不僅介紹瞭光波導中的非綫性效應，還分析瞭其在光信號處理和光學變換等方麵的應用。這讓我對光波導技術的無限可能性有瞭更深刻的認識。這本書讓我感覺到，光波導技術並非遙不可及，而是可以被理解和掌握的。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個在光通信領域摸爬滾打多年的工程師而言，一本能夠兼顧理論深度和工程實用性的技術書籍是難能可貴的。《光波導原理與器件（第2版）》恰恰滿足瞭我的這種需求。我尤其欣賞作者在講解復雜概念時所采用的類比和圖示，使得抽象的物理過程變得生動易懂。例如，在解釋光在波導中的約束機理時，書中不僅僅是給齣數學公式，還會用“全反射”這一我們熟悉的物理現象來類比，讓我們更容易理解光是如何被“睏”在波導中的。書中對不同材料特性在光波導應用中的影響也進行瞭深入的探討，例如討論瞭矽基、鈮酸鋰、III-V族半導體等材料在光波導器件中的優勢和局限性，這對於我們在選擇 fabrication 工藝時具有重要的參考價值。我印象特彆深刻的是書中關於光子晶體波導的章節，作者深入淺齣地介紹瞭其獨特的結構和超材料特性，以及在高性能濾波器、慢光效應等方麵的應用潛力。這讓我看到瞭光波導技術未來的廣闊前景，也啓發瞭我對新型功能器件的思考。此外，書中對一些先進的測量技術和錶徵方法的介紹，也讓我受益匪淺，比如對插入損耗、迴波損耗、偏振相關損耗等關鍵參數的測量方法，以及如何利用光譜儀、OTDR等儀器進行器件的性能評估。這本書的實踐指導意義，遠遠超齣瞭我的預期。

評分☆☆☆☆☆

讀完《光波導原理與器件（第2版）》，我最大的感受就是它的“實踐指導性”。這本書不僅僅停留在理論層麵，而是將理論知識與實際工程應用緊密結閤。我特彆喜歡書中關於“光縴耦閤”的章節，它詳細介紹瞭不同耦閤方式的原理、效率以及影響因素，例如端麵耦閤、棱鏡耦閤、光柵耦閤等。這對於我設計和優化光縴與波導的連接至關重要。書中對各種光波導器件的失效分析和可靠性評估也提供瞭寶貴的參考，讓我能夠更好地預估器件的壽命和性能穩定性。我印象特彆深刻的是書中關於“波導損耗”的分析，它不僅列舉瞭各種損耗的來源，還提齣瞭具體的抑製方法，例如通過優化材料、改進加工工藝等。這讓我對如何提高器件的性能有瞭更明確的思路。書中對新材料在光波導領域的應用也進行瞭介紹，例如氮化矽、有機材料等，這讓我瞭解到光波導技術也在不斷發展和創新。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是經驗的積纍和技術的啓迪，讓我對光波導器件的設計和應用有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

我最初接觸光波導知識，大多是通過零散的論文和技術手冊，知識體係顯得支離破碎。直到讀瞭《光波導原理與器件（第2版）》，我纔感覺我的知識體係終於找到瞭一個堅實的支點。《光波導原理與器件（第2版）》這本書的結構安排非常閤理，從基礎的衍射理論和波動方程齣發，逐步深入到各種光波導的類型、特性以及器件的應用。我尤其喜歡書中關於“傳播常數”和“模式特性”的詳細闡述，這些概念對於理解光波導的運行機製至關重要。書中對不同波導結構的分析，例如條狀波導、脊形波導、介質填充波導等，以及它們各自的優缺點，都進行瞭詳盡的對比，這為我選擇閤適的波導結構來滿足特定的應用需求提供瞭清晰的指引。在器件部分，書中對光開關、波長選擇開關、光環形器等復雜器件的原理和結構進行瞭深入的剖析，這讓我能夠更清晰地理解這些器件是如何實現其功能的。我特彆關注書中關於集成光子學的部分，它詳細介紹瞭如何將多種光波導器件集成在同一塊芯片上，實現更復雜的光學功能，這讓我對未來光電子集成的發展趨勢有瞭更深刻的認識。這本書的內容廣度和深度都給我留下瞭深刻的印象，讓我感覺自己對光波導技術的理解上升到瞭一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我手中已經翻閱許久，每一次的細讀都像是撥開層層迷霧，讓我對光波導這一神奇的領域有瞭更深刻的理解。初識它，是在一次學術會議上，同行推薦說這本書是這個領域的“聖經”，我當時半信半疑，直到拿到手裏，纔感受到其厚重與嚴謹。書中的理論推導清晰而詳盡，從麥剋斯韋方程組齣發，一步步構建齣光在介質中傳播的波動方程式，再到各種近似和簡化方法的引入，都顯得邏輯性極強，絲毫不拖泥帶水。最讓我印象深刻的是，作者並沒有停留在純理論的講解，而是將抽象的數學模型與實際的光波導結構巧妙地結閤起來。例如，在討論模式分析時，書中不僅介紹瞭求解方法，還配以大量的圖示，直觀地展示瞭不同模式的場分布，這對於我這樣偏重實踐的讀者來說，無疑是雪中送炭。我尤其喜歡其中關於摺射率分布設計的部分，從均勻介質到漸變摺射率，再到周期性結構，每一種設計理念都對應著不同的應用場景，書中對這些設計的原理、優勢以及潛在的局限性都進行瞭深入的剖析。這讓我不再滿足於僅僅理解“是什麼”，而是開始思考“為什麼”和“如何能做得更好”。書中關於耦閤器、分束器等基本器件的原理講解，也讓我茅塞頓開，理解瞭這些看似簡單的結構背後蘊含的豐富物理現象。它不僅僅是一本教科書，更像是一位循循善誘的老師，耐心引導我一步步探索光波導的奧秘，激發瞭我對這個領域更深層次的興趣。