通信光電子器件與係統的測量及仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙同剛等 著

圖書標籤:

• 光電子器件
• 通信係統
• 測量技術
• 仿真技術
• 光通信
• 器件測試
• 係統設計
• 信號處理
• 微波光子學
• 光學工程

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030260970

商品編碼：29681737009

包裝：平裝

齣版時間：2017-07-01

基本信息

書名：通信光電子器件與係統的測量及仿真

定價：45.00元

作者：趙同剛等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-07-01

ISBN：9787030260970

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.581kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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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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《光電集成迴路基礎》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的光電集成迴路（Photonic Integrated Circuits, PICs）的學習框架，涵蓋瞭從基本原理到前沿應用的各個方麵。本書的定位是為從事光電子學、通信工程、微電子學以及相關交叉學科的研究人員、工程師和高年級本科生、研究生提供一本係統性的參考書。我們將光學、電子學和材料科學的知識融會貫通，重點解析如何將這些領域的關鍵技術集成到單一的芯片平颱上，從而實現高性能、低功耗、小型化的光電器件和係統。 第一章：光電集成迴路概述 本章將首先介紹光電集成迴路的概念、發展曆程及其重要性。我們將探討PICs的核心優勢，例如尺寸小、功耗低、集成度高、傳輸速度快以及潛在的製造成本優勢，並與分立式光電器件進行對比分析。隨後，我們將概述PICs的主要應用領域，包括但不限於高速光通信、數據中心互連、生物傳感、醫療診斷、雷達係統以及量子計算等。最後，本章將簡要介紹PICs的主要技術路綫和製造工藝，為後續章節的學習打下基礎。 第二章：集成光波導理論與設計 本章將深入探討集成光波導（Integrated Optical Waveguides）的理論基礎。我們將詳細介紹光在波導中的傳播機製，包括模式分析、色散、損耗（散射損耗、吸收損耗、彎麯損耗）以及非綫性效應。我們將詳細闡述不同類型的波導結構，如脊形波導、埋藏波導、脊埋波導等，並分析其各自的優缺點和適用場景。隨後，本章將重點介紹波導的設計原則和仿真工具。我們將學習如何利用商業軟件（如Lumerical MODE, COMSOL Multiphysics）進行波導的模式求解、損耗計算和參數優化。設計示例將貫穿本章，展示如何根據具體應用需求設計齣高性能的光波導。 第三章：集成光電子器件原理與模型 本章將聚焦於構成PICs的核心光電子器件。我們將詳細介紹各種關鍵器件的物理原理、結構特點和性能參數。 集成光源： 重點關注半導體激光器（如DFB激光器、VCSELs）和集成矽基光源（如利用Ⅲ-Ⅴ族材料外延生長在矽上的激光器）。我們將討論激光器的能帶結構、激射機理、增益特性、綫寬、輸齣功率等。 集成調製器： 詳細闡述電光調製器（如Mach-Zehnder乾涉儀調製器、電吸收調製器）和熱光調製器的基本原理。我們將分析調製器的調製速率、消光比、插入損耗、驅動電壓等關鍵性能指標。 集成探測器： 介紹PN結探測器、PIN探測器、雪崩光電二極管（APD）以及更先進的單光子探測器（SPDs）的工作原理。我們將討論探測器的量子效率、響應速率、暗電流、噪聲等參數。 其他關鍵器件： 包括集成光開關、光隔離器、光分束器、閤路器、耦閤器等。我們將解釋這些器件的光學功能和集成方式。 本章還將引入各種器件的簡化模型和等效電路模型，為後續的係統級仿真提供基礎。 第四章：常用集成光子平颱與材料 本章將係統介紹當前主流的集成光子平颱及其優劣勢，並深入探討關鍵材料的特性。 矽光子（Silicon Photonics）： 詳細介紹矽基PICs的優勢，包括成熟的CMOS工藝兼容性、高摺射率對比度帶來的小尺寸器件、以及與電子器件的集成潛力。我們將討論矽基波導、矽基調製器（如SOI）、矽基探測器（如Ge/Si或GeSbTe）等。 氮化矽（SiN）平颱： 介紹氮化矽平颱具有更低的損耗、更寬的傳輸窗口（覆蓋可見光到紅外）、以及更高的耐受功率，非常適閤構建無源光學網絡和高功率應用。 Ⅲ-Ⅴ族平颱（如InP, GaAs）： 重點討論這些材料平颱在構建高效光源和高速探測器方麵的不可替代性，以及實現全功能PICs的可能性。 混閤集成平颱： 探討將不同材料和工藝優勢結閤的策略，例如將InP光源鍵閤或集成到矽基平颱上，實現“異質集成”。 本章將對比不同平颱的損耗、帶寬、工藝復雜度、成本以及應用領域，幫助讀者選擇閤適的平颱。 第五章：光電集成迴路的設計流程與工具 本章將詳細闡述從概念設計到最終芯片實現的完整PICs設計流程。 需求分析與規格定義： 如何根據應用需求確定PICs的關鍵性能指標。 電路設計與仿真： 介紹使用專業的PICs設計軟件（如Lumerical INTERCONNECT, Cadence Virtuoso, Synopsys OptoDesigner）進行電路級仿真。我們將學習如何構建包含光源、波導、調製器、探測器等器件的仿真電路，並進行係統性能分析。 版圖設計與驗證： 介紹如何將仿真電路轉化為實際的版圖，並進行設計規則檢查（DRC）、版圖與原理圖一緻性檢查（LVS）等。 工藝選擇與器件庫： 討論不同代工廠（Foundry）的工藝流程和可用的器件庫。 設計挑戰與優化： 探討在設計過程中可能遇到的挑戰，如工藝偏差、器件互連損耗、熱效應等，並介紹相應的優化策略。 第六章：光電集成迴路的製造與封裝 本章將深入探討PICs的製造工藝和封裝技術。 光刻與蝕刻： 介紹在PICs製造中常用的光刻技術（如深紫外光刻、電子束光刻）和乾法/濕法蝕刻技術，以實現精確的波導和器件結構。 外延生長與摻雜： 討論在III-V族和矽基平颱上實現光源和高性能器件所必需的外延生長和摻雜工藝。 金屬化與互連： 介紹用於器件電學互連和芯片間連接的金屬化工藝。 封裝技術： 詳細闡述PICs的封裝對於實現其最終性能至關重要。我們將討論光縴耦閤、電學接口、熱管理、可靠性測試等關鍵環節。介紹不同的封裝方案，如COB（Chip-on-Board）、WLP（Wafer-Level Packaging）等。 第七章：光電集成迴路的測試與錶徵 本章將詳細介紹PICs製造完成後的測試與錶徵方法。 光學性能測試： 介紹如何測量波導損耗、器件的插入損耗、反射損耗、耦閤效率、器件的響應麯綫（如調製器的消光比、探測器的響應度）等。 電學性能測試： 介紹如何測量器件的驅動電壓、帶寬、阻抗匹配等。 係統級測試： 探討如何將多個器件集成起來進行係統級性能評估，如光通信係統的誤碼率（BER）測試、數據傳輸速率測試等。 失效分析與可靠性測試： 介紹PICs的失效模式及其分析方法，以及進行可靠性測試（如溫度循環、濕度測試）的必要性。 第八章：光電集成迴路的應用實例與前沿進展 本章將通過具體的應用案例，展示PICs的強大實力，並展望未來的發展趨勢。 數據中心光互連： 詳細介紹PICs在400G/800G/1.6T數據中心光模塊中的應用，包括多通道共封裝光學（Co-Packaged Optics, CPO）方案。 高速光通信係統： 介紹PICs在骨乾網、城域網等光通信係統中的應用，如相乾光通信模塊。 光計算與量子信息： 探討PICs在構建光學神經網絡、量子比特和量子門陣列方麵的潛力。 生物醫療傳感： 展示PICs在微流控、基因測序、疾病診斷等領域的應用。 未來趨勢： 展望PICs在更高集成度、更低功耗、更寬波段、更智能化的方嚮發展，如通用異質集成平颱、AI驅動的設計等。 本書力求通過理論講解、模型分析、設計流程、製造工藝和應用案例的有機結閤，為讀者構建一個紮實的PICs知識體係，使其能夠理解、設計、分析和應用光電集成迴路技術，為未來的光電信息技術發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書在知識體係的構建上，展現齣一種宏大的視野和紮實的根基。它並沒有將光電子器件和係統測量視為兩個獨立的部分，而是將它們置於一個完整的工程閉環中進行討論。初讀時，我被其對基礎光物理的精到概括所吸引，作者對半導體激光器、光電探測器等核心元件的工作原理梳理得清晰流暢。然而，真正的價值在於後續章節，即如何將這些“完美”的理論元件放到一個受限的、充滿現實問題的係統中去進行有效的“測量”和“調優”。這種前後呼應的結構，讓讀者能深刻體會到理論與實踐之間存在的巨大鴻溝，以及如何通過科學的測量手段去彌閤它。它成功地建立瞭一種“器件決定性能上限，測量決定性能下限”的工程哲學觀，對培養係統級工程師的思維至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭極其深刻的印象，那種深邃的藍色調和金屬質感的字體搭配，仿佛立刻就能將人帶入到高精尖的光電實驗室之中。內頁的排版也相當考究，圖文並茂的布局，使得即便是初次接觸這個領域的讀者，也能感受到一種清晰、專業的氛圍。尤其欣賞的是，作者在某些復雜概念的闡釋上，采用瞭大量的示意圖和流程圖，這極大地降低瞭理解難度。例如，在介紹新型調製器的原理時，不僅僅是文字描述，還輔以瞭清晰的物理模型圖，讓我這個非專業背景的讀者也能大緻把握其核心工作機製。紙張的質感也很好，翻閱起來非常舒適，不會有廉價感，這在一定程度上提升瞭閱讀體驗，讓人願意花更多的時間沉浸其中。整體而言，從裝幀設計到內頁布局，都透露齣一種對細節的極緻追求，這無疑是專業技術書籍中難得的優點，體現瞭齣版方和作者對知識傳播的認真態度。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於工具和方法的描述，達到瞭令人稱奇的詳盡程度。對於習慣於依賴軟件進行光係統設計和分析的現代工程師來說，單純的理論知識已經遠遠不夠，如何有效地利用仿真軟件，並確保仿真結果的可靠性，是至關重要的技能。我發現書中對幾種主流仿真平颱的接口和腳本操作進行瞭非常詳盡的介紹，甚至涉及到瞭如何編寫自定義算法來模擬特定光縴的非理想特性。這種對“如何操作”的關注，使得這本書的實用價值超越瞭一般的參考書。它不僅僅告訴你“應該”怎麼做，更清晰地展示瞭“如何能”做到。對於希望快速掌握特定測試流程或者構建精確仿真模型的讀者來說，這些操作層麵的細節提供瞭極大的便利，節省瞭大量摸索時間。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一次與一位經驗豐富的技術導師並肩工作的經曆。行文風格非常嚴謹，學術性毋庸置疑，但奇怪的是，它並不讓人感到枯燥或晦澀難懂。這種平衡的藝術，或許源於作者在不同知識層麵間自如切換的能力。當你需要深入理解某個器件的非綫性特性時，它會毫不含糊地給齣詳細的數學模型；但當你感到疲憊時，翻到後續章節，它又會用非常直觀的語言，結閤實際的實驗案例，來解釋為何某個參數的微小變化會導緻係統性能的巨大波動。特彆是書中對誤差分析的討論部分，作者深入剖析瞭不同測試設備引入的係統誤差來源，並給齣瞭如何通過校準手段來最小化這些影響的具體建議，這在許多理論教材中是極少被詳述的“隱性知識”。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在係統性地梳理光通信的基礎理論，翻閱瞭市麵上幾本相關的教材和專著，但坦白說，很多書籍在理論深度和工程實踐的銜接上總有脫節感。這本書的結構安排顯得非常務實，它似乎不是停留在純粹的物理學公式推導，而是更注重這些理論如何轉化為實際可操作的測試流程和設計優化方案。我特彆關注瞭其中關於“係統級性能評估”那一章節，它沒有空泛地談論指標，而是非常具體地列舉瞭在不同噪聲環境下，如何選取閤適的評估標準，以及如何利用仿真工具來預判實際鏈路中的抖動和色散效應。這種將理論與測試、仿真緊密結閤的敘事方式，對於希望從“知道原理”邁嚮“解決問題”的工程師來說，簡直是福音。它提供瞭一種從設計到驗證的完整思維框架，而不是孤立地看待器件或係統中的某一個模塊。