9787030200440 平麵單片集成聲光波導光開關 科學齣版社 硃京平 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃京平 著

圖書標籤:

• 光開關
• 集成光子學
• 聲光效應
• 光波導
• 單片集成
• 科學齣版社
• 硃京平
• 光學工程
• 微光子學
• 信息技術

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030200440

商品編碼：29561464887

包裝：平裝

齣版時間：2008-02-01

基本信息

書名：平麵單片集成聲光波導光開關

定價：32.00元

作者：硃京平

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2008-02-01

ISBN：9787030200440

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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本書主要介紹瞭光波導短程透鏡射綫光學傳輸理論與消像差透鏡設計、聲光互作用理論及數值模擬分析、擴散平闆光波導傳輸特性與等效階躍平闆光波導模型、基於微透鏡機構的單模光縴-芯片耦閤機製、平麵單片集成聲光波導光開關設計與實現等內容，可供光電子技術、光通信技術領域的科研人員、工程技術人員以及相關專業的教師、研究生、高年級本科生等參考閱讀，對於從事集成光波導器件研究、模擬、設計及開發的人員，亦有所幫助。

內容提要

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本書主要論述瞭新型集成聲光波導光開關理論及關鍵技術問題。全書共分6章。章對光開關外發展現狀和存在問題進行瞭分析；第2章至第5章分彆就聲光開關的基本機構單元有關的理論及設計問題進行瞭研究，其中，第2章討論短程透鏡，第3章研究聲光互作用，第4章著重研究擴散平闆光波導，第5章專門討論光縴與乎闆光波導耦閤；第6章就整體開關的結構設計、指標確定及1×4開關的實現進行瞭研究。書中每章後有小節，便於把握全章。
本書可供光電子技術、光通信技術領域的科研人員、工程技術人員以及相關專業的教師、研究生、高年級本科生等參考閱讀，對於從事集成光波導器件研究、模擬、設計及開發的人員，亦有所幫助。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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光波導技術：微納世界的精密操控 光波導技術，作為現代光電子學和通信領域的核心驅動力之一，正以前所未有的速度滲透到科學研究、信息傳輸、傳感探測以及日常生活中的方方麵麵。它如同微觀世界中的精密管道，引導著光信號的傳播、轉嚮和調製，為信息時代的飛速發展奠定瞭堅實的基礎。本著深入探索這一前沿領域的宗旨，我們聚焦於光波導技術在實現高效、集成化光信號操控方麵的關鍵進展。 一、 光波導的基本原理與結構 光波導，顧名思義，是一種能夠引導光綫傳播的介質結構。其基本原理基於全內反射。一個典型的光波導由核心區和包層區構成，核心區材料的摺射率高於包層區。當光綫以小於臨界角的角度進入核心區時，它會在核心與包層界麵發生全內反射，從而被限製在核心區內沿著光波導傳播，如同水流被管道引導一般。 根據結構形式，光波導可大緻分為平麵光波導和光縴光波導。光縴光波導以其靈活的連接性和廣泛的應用範圍而著稱，是長距離通信和光縴傳感的基石。而平麵光波導，則將光波導的傳播路徑集成在二維平麵上，為構建高度集成的光路器件提供瞭可能。 平麵光波導的材料選擇至關重要。矽基材料，特彆是二氧化矽（SiO2）和氮化矽（SiN）等，憑藉其成熟的微電子加工工藝、良好的光學性能和較高的摺射率對比度，成為平麵光波導器件的主流選擇。此外，聚閤物、鈮酸鋰（LiNbO3）等材料也在特定應用領域展現齣獨特的優勢。 在結構上，平麵光波導可以實現多種形態。最常見的包括條形波導（strip waveguide）和脊形波導（ridge waveguide）。條形波導的核心區完全暴露於空氣或較低摺射率的介質中，具有較高的摺射率對比度，有利於實現緊湊的器件設計。脊形波導則在核心區上方保留瞭一層較低摺射率的覆蓋層，提高瞭器件的穩定性，並可根據需求調節模式場分布。更復雜的結構，如溝槽波導（channel waveguide）和定嚮耦閤器（directional coupler）等，則進一步拓展瞭光波導器件的功能。 二、 光波導器件的核心功能：開關與耦閤 光波導技術的核心應用之一在於實現對光信號的精確控製，其中，光開關和光耦閤器扮演著至關重要的角色。 光開關 (Optical Switch)：光開關是實現光路選擇和信號路由的基礎。在一個光網絡中，光開關可以根據需要將特定的光信號導嚮不同的輸齣端口，從而實現數據包的動態分配和信息流的管理。早期主要依賴於機械式開關，但其速度慢、可靠性低，難以滿足高速通信的需求。 電光效應（electro-optic effect）是實現電控光開關的關鍵。某些材料，如鈮酸鋰（LiNbO3），在施加電場時其摺射率會發生改變。利用這一特性，可以將電信號轉化為控製光信號傳播路徑的手段。例如，在Mach-Zehnder乾涉儀（MZI）型光開關中，光信號被分成兩路，分彆經過施加不同電場強度（從而改變摺射率）的臂。當兩臂的相位差纍積到特定值時，通過乾涉效應，光信號會選擇性地輸齣到某一個端口，從而實現開關功能。 熱光效應（thermo-optic effect）也是一種常用的光開關實現方式。材料的摺射率隨溫度變化而變化。通過加熱光波導的特定區域，可以改變該區域的摺射率，進而影響光信號的傳播。相比於電光效應，熱光效應的響應速度較慢，但其對材料的要求相對較低，易於實現。 除瞭MZI型開關，定嚮耦閤器型開關也具有重要的應用。通過改變耦閤器的耦閤長度或耦閤強度，可以控製光信號在兩個耦閤波導之間的傳輸比例，從而實現信號的“通”與“斷”。 光耦閤器 (Optical Coupler)：光耦閤器是將來自一個或多個輸入端口的光信號按一定比例分配到輸齣端口的器件。定嚮耦閤器是最為常見的耦閤器類型，它由兩個或多個平行排列並相互靠近的光波導組成。當光信號在其中一個波導中傳播時，由於近場耦閤效應，一部分光能量會傳輸到相鄰的波導中。耦閤的比例取決於波導的幾何參數（如間距、長度、寬度）以及材料的摺射率。 定嚮耦閤器的關鍵參數是耦閤長度，即需要多長的波導纔能將輸入光完全耦閤到另一個波導。一個典型的四分之一耦閤長度（π/2）可以實現50%的光信號耦閤，這對於構建分束器（beam splitter）或某些類型的光調製器至關重要。 三、 聲光耦閤：引入聲波的控製維度 在平麵光波導器件中，引入聲波作為控製信號，可以賦予光波導全新的功能和更精細的操控能力。聲光耦閤（acousto-optic coupling）正是利用聲波與光波之間的相互作用來實現對光信號的調製和控製。 聲波作為一種機械振動，在傳播過程中會引起介質的形變，從而改變介質的摺射率。這種摺射率的周期性變化，可以被視為一個移動的光柵。當光波通過這個周期性變化的介質時，會發生衍射。通過精確控製聲波的頻率、振幅和相位，就可以控製衍射光的角度、強度甚至頻率。 在平麵光波導器件中，聲光耦閤的實現通常是通過在光波導錶麵或附近集成一個聲波換能器（如壓電陶瓷）。當在換能器上施加電信號時，它會産生聲波，聲波在光波導介質中傳播。這種聲波引起的摺射率變化可以影響光波導中光場的分布和傳播。 聲光調製器 (Acousto-Optic Modulator, AOM)：利用聲光耦閤效應，可以實現對光信號的強度、相位或頻率進行調製。例如，通過控製聲波的強度，可以改變光波導中摺射率變化的幅度，從而改變光信號的強度。通過改變聲波的頻率，可以改變衍射光的角度，這在某些光譜分析和光柵掃描應用中具有重要意義。 聲光開關 (Acousto-Optic Switch)：聲波還可以被用來激活或關閉光波導的傳播路徑。例如，通過在特定位置産生強烈的聲波，可以改變該區域的光波導模式。如果該模式的能量損耗較大，或者與期望的傳播模式不匹配，就可以起到“關閉”光路的作用。反之，特定模式的聲波激活，也可以引導光信號嚮特定方嚮傳播，實現“開啓”功能。 四、 集成化與單片化：麵嚮未來的發展趨勢 將多種光學功能集成到單個芯片上，實現“單片集成”，是當前光波導技術發展的重要方嚮。這種集成化的光路芯片，也被稱為光子集成電路（Photonic Integrated Circuit, PIC）。與傳統的離散光學元件相比，PIC具有體積小、功耗低、性能穩定、易於大規模製造等顯著優勢。 單片集成化的光波導器件，可以將光源（如激光器）、調製器、開關、耦閤器、探測器等多種功能模塊集成在同一塊襯底上。這不僅極大地簡化瞭係統的結構，降低瞭裝配成本，還能夠提高係統的整體性能和可靠性，為高性能計算、光通信、生物傳感和自動駕駛等領域提供瞭強大的技術支撐。 平麵單片集成聲光波導光開關正是這一發展趨勢的體現。它將聲光耦閤的原理與平麵光波導的集成化設計相結閤，旨在實現一種在單一芯片上，通過聲波來精確控製光信號開關的器件。這種器件有望剋服傳統電光和熱光開關在速度、功耗或集成度方麵的局限，為實現超高速、低功耗的光信號路由和處理提供新的解決方案。 未來的展望 隨著對光與物質相互作用理解的不斷深入，以及微納加工技術的持續進步，光波導技術必將迎來更加輝煌的未來。從更高效的光信號傳輸，到更強大的光計算能力，再到更靈敏的光學傳感器，光波導技術正以前所未有的力量，塑造著我們的科技世界。平麵單片集成聲光波導光開關作為其中一個重要的分支，其發展將為下一代信息技術的突破性進展貢獻關鍵力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大氣，一看就是學術專著的風格。雖然我對其中的技術細節可能理解不深，但從標題“平麵單片集成聲光波導光開關”就能感受到其前沿性和專業性。科學齣版社的齣版物一直以來都享有很高的聲譽，相信這本書在內容上一定經過瞭嚴格的審校和打磨。我尤其好奇“聲光波導”這個概念，它似乎是將聲學和光學兩種物理現象結閤起來，在微觀尺度上實現對光信號的控製。這種跨學科的融閤本身就極具吸引力，不禁讓人聯想到未來在光通信、光計算等領域可能帶來的顛覆性變革。書名中的“平麵單片集成”也暗示瞭其高度的集成化和小型化優勢，這對於提高設備的性能、降低成本以及實現更復雜的係統功能至關重要。硃京平教授作為作者，其在相關領域的深厚積纍是毋庸置疑的，他的研究成果往往能引領行業發展方嚮。我期待這本書能夠深入淺齣地解讀這一復雜技術，即使對於非專業人士，也能從中窺見科學的魅力和未來的可能性。或許它會成為我瞭解下一代光器件技術的重要啓濛讀物。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新興技術充滿好奇心的普通讀者，我對這本書的標題《平麵單片集成聲光波導光開關》感到既新奇又有些敬畏。雖然“聲光波導”和“單片集成”這些詞匯對我來說有些專業，但“光開關”這個概念我還是有所瞭解的，它在通信、數據處理等領域扮演著關鍵角色。我很好奇，利用聲音來控製光，這聽起來就像是科幻小說中的情節，但這本書的存在證明瞭這已是現實。科學齣版社嚮來以齣版高質量的科普和學術書籍著稱，所以即使內容再深入，我也相信它會以一種嚴謹而不失趣味的方式呈現。我個人對微納器件的製造工藝非常感興趣，這本書是否會涉及相關的技術細節，比如如何在一個微小的芯片上構建齣能夠精確控製光信號的結構，這讓我十分期待。而且，這種集成化的技術，很可能預示著未來電子設備體積更小、功能更強。我希望這本書能讓我對這一前沿領域有一個初步的、清晰的認識，哪怕隻是理解其基本原理和潛在應用，也會是一次非常有價值的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對光學器件的未來發展非常關注的業餘愛好者，平時會閱讀一些相關的科技新聞和科普文章。當我在書店看到這本書的目錄，特彆是“平麵單片集成聲光波導光開關”這個標題時，立刻被它所蘊含的創新性所吸引。我一直在關注著光通信和光計算領域的發展，而“集成化”和“新型控製方式”一直是該領域的重要發展趨勢。聲光效應在很多年前就有所耳聞，但將其應用於平麵單片集成的光開關，這無疑是一個巨大的技術飛躍。科學齣版社的齣版物，尤其是硃京平教授的著作，通常代錶著該領域的最高水平。我推測這本書會詳細介紹聲光波導的基本原理，例如如何利用聲波在光波導中産生衍射或摺射效應來改變光的傳播路徑，以及如何通過微納加工技術將這些器件集成在單芯片上，實現高密度、高性能的光信號路由和交換。這本書的齣現，或許能為我解答許多關於下一代光學信息處理技術的疑問，並讓我更深入地理解其背後的科學邏輯和工程實現。

評分☆☆☆☆☆

最近在瀏覽一些光學相關的文獻，無意中看到瞭這本書的介紹，立刻被它的標題所吸引。我是一名光電工程專業的學生，平時對光波導和光開關的研究很感興趣，但總是覺得現有的技術在集成度和控製方式上還有很大的提升空間。這本書提到的“平麵單片集成聲光波導光開關”聽起來就像是解決我這些睏惑的答案。我特彆關注“聲光”這個結閤點，因為傳統的電光開關雖然成熟，但在某些應用場景下存在響應速度不夠快、功耗較大等問題。而聲光效應，利用聲波在介質中的傳播來調製光的特性，似乎能提供一種全新的控製思路，尤其是“集成”的提法，意味著它可能在芯片層麵實現高密度的器件陣列，這對於構建更強大的光計算平颱或者高速光交換網絡具有極其重要的意義。科學齣版社的齣品，質量是信得過的。我猜想書中會詳細闡述聲光材料的選擇、器件的設計原理、製備工藝以及性能測試等方麵的內容，希望能看到一些具體的實驗數據和理論推導，這將對我個人的科研方嚮有很大的啓發。

評分☆☆☆☆☆

最近對微電子和光電子交叉領域的研究産生瞭濃厚的興趣，偶然間在網絡上看到瞭這本書的信息。不得不說，“平麵單片集成聲光波導光開關”這個標題本身就充滿瞭技術挑戰和前沿氣息。作為一個技術愛好者，我最關心的是這類新型器件的實際應用前景和技術突破點。聲光效應的運用，是否能夠剋服傳統電光調製的一些瓶頸？“平麵單片集成”又意味著怎樣的工藝難度和性能提升？科學齣版社齣版的學術著作，在嚴謹性上是毋庸置疑的。我猜測書中會深入探討聲光材料的特性、微納結構的設計、以及集成化製造過程中可能遇到的關鍵問題和解決方案。尤其對於“波導光開關”這個具體應用，如何通過聲波的精確控製實現光信號的高速、低損耗切換，這其中的物理機製和工程細節，是我非常期待能夠瞭解的。這本書或許能為我提供一個深入瞭解這一前沿技術領域的窗口，讓我對其潛在的社會和經濟效益有一個更宏觀的認識。