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李修建 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118089608

商品编码：29696956698

包装：精装

出版时间：2013-08-01

基本信息

书名：光计算技术基础

定价：60.00元

作者：李修建

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-08-01

ISBN：9787118089608

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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　　《光计算技术基础》从光计算的物理实现角度进行体系和结构设计，体系上涵盖了光学运算单元、光交换及光互连、光学存储、光学缓存及同步的硬件构成等较完整的光计算研究领域。本书内容不仅包含了传统的光学元件和系统分析，还包含了半导体光电子器件理论及技术，以及已经被证明将是光计算机核心构成的光互连系统和三维光学存储与调制元件，并加入了更具有前沿性的光学缓存及同步器件等新型光信息传输与处理技术及器件。本书由李修建、贾辉等编著。

内容提要

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《光计算技术基础》可供计算机科学、物理学、材料科学、自动化等学科领域的研究人员和高等院校研究生、本科生进行研究和教学参考。本书由李修建、贾辉等编著。

目录

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章 光计算技术概述
1.1 计算发展史及发展趋势
1.1.1 原始计算时代
1.1.2 手工计算时代
1.1.3 机械和机电计算时代
1.1.4 电子计算时代
1.1.5 超级并行计算机现状及其发展
1.1.6 未来计算机技术发展展望
1.2 光计算概念及涵义
1.2.1 光学基本数字运算操作
1.2.2 光计算机系统结构基本模型
1.3 光学计算处理基础
1.3.1 全息光栅
1.3.2 光学傅里叶变换
1.3.3 阿贝成像原理与空间滤波
1.3.4 光学相关器
1.3.5 光学数字处理
参考文献
第2章 半导体多量子阱光电子逻辑器件
2.1 半导体多量子阱基本原理
2.1.1 微纳材料与量子局限效应
2.1.2 半导体多量子阱与自电光效应
2.2 自电光效应器件基本原理与特性
2.2.1 如何实现自电光效应
2.2.2 二极管偏置自电光效应器件实现双稳态
2.2.3 对称自电光效应器件
2.2.4 对称自电光效应器件实现逻辑运算
2.3 多量子阱调制器的优化及特性
2.3.1 反射型调制器
2.3.2 非对称F-P反射型调制器
2.3.3 多量子阱调制器性能
2.4 面阵集成自电光效应阵列器件
2.4.1 多量子阱调制器和电子电路的集成-灵巧像素
2.4.2 多量子阱空间光调制器
2.5 总结及展望
参考文献
第3章 光计算中的微型光源
3.1 概述
3.2 侧面发射光电子器件
3.2.1 LED与LD
3.2.2 功能光互连与半导体光源的发展
3.3 LED及LD模式垂直表面发射光源的结构及原理
3.3.1 LED模式垂直表面发射光源结构和功能特点
3.3.2 LD模式垂直表面发射光源初步
3.3.3 垂直表面发射光源的集成
3.4 VCSELs激光器
3.4.1 VCSELs的结构
3.4.2 VCSELs特性
3.4.3 VCSELs的优化设计
3.4.4 VCSELs的进展及趋势
3.5 微型激光器的应用
3.5.1 光学逻辑器件
3.5.2 串行一并行数据转换
3.5.3 并行光数据连接
3.6 总结及展望
参考文献
第4章 微光学与衍射光学元件
4.1 引言
4.2 微光学元件设计
4.2.1 几何光学设计
4.2.2 设计的标量分析
4.2.3 设计的矢量分析
4.3 微光学元件的加工技术
4.3.1 离子交换制备技术
4.3.2 利用相位掩膜的模拟光刻蚀技术
4.3.3 电子東纳米光刻制造技术
4.4 平面微透镜阵列及其应用
4.4.1 膨胀结构的平面微透镜
4.4.2 微透镜阵列应用
4.5 衍射光学元件的理论基础
4.5.1 线性闪耀光栅
4.5.2 衍射透镜
4.5.3 衍射效率
4.6 二元光学元件
4.6.1 二元光学元件的设计
4.6.2 二元光学元件的制作
4.6.3 二元光学元件的应用
4.7 总结及展望
参考文献
第5章 光学存储器件
5.1 概述
5.2 双光子吸收原理及其应用
5.2.1 双光子过程
5.2.2 利用双光子过程进行3D读写
5.3 光折变效应及空间光调制器
5.3.1 光折变效应及光折变晶体
5.3.2 光折变光寻址空间光调制器
5.3.3 光折变空间光调制器的图像操作
5.4 光学全息存储
5.4.1 光学全息存储概述
5.4.2 光学体全息存储
5.5 近场光学存储
5.5.1 超分辨近场结构光存储概述
5.5.2 超分辨存储实现的基本原理
5.5.3 超分辨掩膜的近场光学特性
5.6 光学存储器件展望
参考文献
第6章 并行光互连
6.1 概述
6.2 光交换与光互连网络初步
6.2.1 光交换技术简介
6.2.2 光互连网络技术简介
6.3 全混洗变换的基本理论与分析
6.3.1 PS变换的基本理论
6.3.2 二维全混洗变换的理论
6.3.3 PS及FPS变换的实现方法
6.4 微光学元件实现全混洗变换
6.4.1 微闪耀光栅阵列实现左混洗变换
6.4.2 微闪耀光栅实现RPS和IPS混洗变换
6.4.3 微闪耀光栅面阵实现二维全混洗变换
6.5 采用微光学元件的光互连模块
6.5.1 微光学元件在Omega光互连网络中的应用设计
6.5.2 利用微光学元件设计全交叉光网络模块
6.5.3 利用微光学元件构建二維榕树网络
6.5.4 微闪耀光栅解复用器与分束器设计
6.6 总结及展望
参考文献
第7章 光缓存与全光同步技术前沿
7.1 概述
7.2 基于慢光原理的光学缓存与同步
7.2.1 慢光基本原理
7.2.2 慢光技术介绍
7.3 光缓存与同步技术展望
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《量子纠缠的奇妙世界：从理论到应用》 内容简介 本书将带领读者深入探索量子纠缠这一迷人而富有颠覆性的物理现象，揭示其背后深刻的理论基础，并展望其在未来科技发展中的广阔应用前景。全书内容严谨、逻辑清晰，语言生动，旨在为广大物理学爱好者、研究生及相关领域的研究人员提供一本兼具学术深度与科普趣味的参考读物。 第一章 量子纠缠的起源与理论基石 本章将追溯量子纠缠概念的萌芽，从早期量子力学的发展历程入手，重点介绍爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（EPR）提出的EPR佯谬，阐述其对量子力学完备性的挑战。我们将详细剖析贝尔定理及其不等式的推导，并结合一系列经典的实验验证（如Aspect等人的实验），论证量子纠缠的非定域性以及对经典物理学观念的颠覆。 量子力学的早期发展与不完备性猜想： 简要回顾普朗克、爱因斯坦、玻尔等人在量子理论奠基过程中的贡献。介绍哥本哈根诠释的主要观点，以及其在理解微观世界现象时遇到的挑战。 EPR佯谬的提出与讨论： 详细解读EPR思想实验的设置，解释其提出的“隐变量”理论的可能性。分析EPR佯谬对“定域实在论”的冲击。 贝尔定理与实验验证： 深入阐述贝尔定理的核心思想，即通过对测量结果的统计关联性进行检验，可以区分定域隐变量理论与量子力学。详细介绍Aspect实验等关键性实验，以及这些实验如何有力地支持了量子纠缠的存在。 量子纠缠的数学描述： 引入量子态的概念，特别是多粒子系统的量子态。讲解张量积空间、分离态与纠缠态的定义。介绍纠缠熵等量化纠缠程度的指标。 第二章 量子纠缠的特性与测量 本章将深入研究量子纠缠的内在特性，包括其叠加性、非定域性、不可克隆性等，并探讨如何有效地制备、操控和测量量子纠缠态。我们将介绍几种主要的纠缠态制备方法，以及不同类型的量子测量技术。 纠缠态的叠加性与不可克隆性： 解释量子态的叠加原理如何在多粒子系统中体现，以及纠缠态如何打破粒子间的独立性。讨论量子不可克隆定理对信息传输和量子计算的深刻影响。 纠缠的非定域性： 进一步深化对EPR佯谬中“鬼魅般的超距作用”的理解。讨论量子纠缠如何允许在空间上分离的粒子之间产生瞬时的关联，挑战了我们对空间和因果律的传统认知。 纠缠态的制备方法： 介绍多种制备纠缠态的实验技术，如自发参量下转换（SPDC）、光子源（如量子点、NV色心）以及原子系统等。 量子测量的基本原理： 阐述量子测量中的投影公设，以及测量过程对量子态的影响。介绍投影测量、连续测量等基本概念。 纠缠态的度量与表征： 讲解如何通过贝尔不等式检验、纠缠熵计算、密度矩阵分析等方法来量化和表征纠缠的性质。 第三章 量子纠缠在量子信息科学中的应用 本章是本书的核心应用篇，将重点阐述量子纠缠在量子信息科学各个分支中的关键作用，包括量子通信、量子计算和量子精密测量。我们将详细介绍量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态（QST）、量子算法以及量子传感等前沿技术，并分析它们如何利用量子纠缠的独特优势。 量子通信： 量子密钥分发（QKD）： 详细介绍基于量子纠缠的QKD协议，如E91协议。解释如何利用纠缠态的测量结果来生成安全的密钥，并阐述其在抵御窃听方面的原理。 量子隐形传态（QST）： 深入讲解量子隐形传态的原理，包括EPR对、贝尔态测量和经典通信的协同作用。分析其在量子网络和量子计算中的意义。 量子计算： 量子比特与量子门： 介绍量子比特（qubit）的概念，以及如何通过纠缠态实现多比特的逻辑门操作。 量子算法： 讲解几种利用量子纠缠优势的著名量子算法，如Shor算法（用于大数分解）和Grover算法（用于搜索）。分析这些算法在解决经典计算难题上的潜力。 量子容错与纠错： 讨论在实际量子计算中，如何利用纠缠和量子纠错码来抵抗噪声和错误。 量子精密测量： 量子传感： 介绍如何利用纠缠态来提高测量精度，例如在原子钟、引力波探测器和磁场传感器等领域的应用。 量子成像： 探讨利用纠缠光子对实现超分辨成像和低光照成像的技术。 第四章 量子纠缠的挑战与未来展望 本章将聚焦当前量子纠缠研究面临的挑战，包括纠缠的产生效率、传输损耗、相干时间限制等，并展望量子纠缠技术的未来发展方向。我们将讨论量子互联网、通用量子计算机的实现路径，以及量子纠缠在更广泛领域的潜在影响。 当前面临的技术挑战： 纠缠态的稳定生成与操控： 分析如何提高纠缠源的亮度、效率和质量，以及如何实现更精确的纠缠态操控。 量子态的长距离传输： 探讨如何在光纤、自由空间中克服损耗和退相干，实现量子信息的远距离传输。 量子比特的相干性与扩展性： 讨论如何延长量子比特的相干时间，并实现大规模量子系统的集成。 未来的发展方向： 量子互联网的构建： 展望基于纠缠的量子网络，实现量子信息在全球范围内的分发与共享。 通用量子计算机的实现： 探讨实现具备大规模纠缠操控能力的通用量子计算机的途径，以及其对科学研究和社会发展的颠覆性影响。 量子纠缠在其他领域的拓展： 思考量子纠缠在材料科学、生命科学、基础物理学等领域可能带来的新发现和新应用。 伦理与社会影响： 简要探讨量子技术发展可能带来的伦理、安全和社会问题，以及如何引导其健康发展。 结论 本书力求从理论到实践，全面而深入地展现量子纠缠的科学图景。通过对量子纠缠的深入理解，读者将能够把握未来科技发展的重要脉搏，洞察其蕴含的巨大潜力和无限可能。我们相信，量子纠缠将是塑造未来世界的关键力量之一。 目标读者 对量子力学和量子信息感兴趣的本科生和研究生。 从事量子物理、量子信息、计算科学、通信工程等相关领域的研究人员。 希望了解前沿科技发展趋势的科学爱好者和技术从业者。 本书结构清晰，内容丰富，涵盖了量子纠缠领域的核心概念、关键技术和最新进展，是您深入理解和探索量子纠缠世界的理想读物。

评分☆☆☆☆☆

我在关注光电探测器和调制器的最新进展，这本书的相应章节让我感到有些滞后。书中主要集中在传统的PIN光电二极管和马赫-曾德尔调制器的工作原理上。虽然这些是基础，但现在市场和研究的前沿显然已经转移到了雪崩光电二极管（APD）的高效能应用以及铌酸锂（LiNbO3）高速调制器的优化设计上。书中对APD的增益均匀性和噪声特性分析得不够深入，尤其是对新型叠层结构APD的性能提升缺乏提及。更重要的是，对于当前主流的相干光通信所依赖的高阶调制格式（如QPSK、16-QAM）所需的偏振分集复用和相位恢复技术，本书似乎避而不谈，或者只是轻描淡写地提及。这使得这本书在指导当前主流高速光网络设计方面，显得力不从心。对于希望了解如何突破现有数据速率瓶颈的工程师来说，这本书提供的技术栈稍显陈旧。

评分☆☆☆☆☆

我最近在忙一个关于非线性光学器件的小项目，所以抱着极大的热情打开了这本书，希望能找到一些关于集成光路中光限制器和开关的工作原理的详细剖析。这本书的第三章专门讲了非线性效应，这让我眼前一亮。不过，当我深入阅读时，我发现它对布里渊散射和拉曼散射的描述停留在现象层面，缺乏对材料非线性系数的精确量化模型及其在不同增益介质中的实际测量方法。比如，书中提到利用掺铒光纤放大器（EDFA）中的非线性效应来提高信噪比，但却没有提供一个实用的、可以拿来计算的表格或公式集，来指导工程师如何根据输入功率和光纤长度来优化这些参数。我更希望看到关于光孤子在光纤中的稳定传输和控制技术，因为这是实现超高速、长距离传输的关键。书中对孤子现象的介绍非常简短，几乎没有涉及如何通过色散管理来维持孤子的完整性，这对于从事实际系统设计的人来说，是一个很大的遗憾。它更像是对物理现象的概述，而非工程实现的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有意思，那种深邃的蓝色调，配上简洁的白色字体，给人一种既专业又略带神秘的感觉，初次翻阅时，我主要关注的是它在信息论基础方面的处理方式。我原本期望看到更深入地探讨香农信息论在光子系统中的具体应用，比如如何利用光波的相位和振幅自由度来编码更多信息，超越传统电信号的二进制限制。然而，我发现书中对这部分内容的铺陈相对保守，更多地集中在光通信的经典模型上，例如波导理论和光纤的损耗机制。虽然这些基础知识扎实可靠，对于初学者来说无疑是很好的入门砖，但对于有一定基础，期待能看到前沿理论突破的读者来说，可能会觉得意犹未尽。例如，关于量子纠缠在高速数据传输中的潜力，书中只是在结论部分一笔带过，缺乏详细的数学推导和实验案例的支撑。如果能用更具象的类比，将抽象的光场调制与信息熵建立更紧密的联系，想必会大大提升可读性和吸引力。总体来说，它更像是一部严谨的大学教材的初稿，规范有余，创新不足。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量是我在阅读过程中一个持续的困扰点。图表的清晰度和标注的规范性对于理解复杂的物理过程至关重要。遗憾的是，许多关于光纤模式场分布和光路耦合效率的示意图都显得模糊不清，分辨率不高，特别是那些涉及三维结构的图例，细节丢失严重，使得我们很难准确把握光束在不同介质界面处的折射和反射轨迹。此外，公式的格式也略显混乱，一些希腊字母在不同章节中的字体或粗细存在不一致的情况，这在严谨的科学读物中是需要严格避免的。例如，描述光纤色散补偿时，公式中对零色散波长的标记与前面对群速度延迟的定义使用的符号不统一，这无疑会增加初学者理解的难度和出错的概率。我希望看到的是一套高度规范化、视觉上赏心悦目的排版，能够最大程度地减少因视觉干扰而分散精力的情况，让读者的全部注意力都集中在核心的技术概念上。

评分☆☆☆☆☆

作为一个习惯于阅读具有鲜明个人风格的学术著作的读者，我对这本书整体的叙事节奏感到有些不适应。它的语言风格极其平铺直叙，缺乏必要的“钩子”来抓住读者的注意力。例如，在介绍傅里叶光学和衍射理论时，它采用了一种非常线性的、教科书式的论证结构，每一步都严丝合缝，但读起来却像在啃干巴巴的木头。我期待能看到作者引入一些历史上的关键辩论，或者用一些更生动、更贴近现实的例子来解释像“菲涅耳衍射”这样的复杂概念。比如，将衍射与我们日常生活中遇到的图像模糊问题联系起来，或者用一个巧妙的类比来解释角谱传播法的物理意义。这本书在数学推导上是无可挑剔的，但它似乎遗漏了“点燃读者兴趣”这一关键环节。阅读体验上，它更偏向于一本工具书的参考部分，而非一本能激发深入探索欲的专著。如果能加入一些“思考题”或者“延伸阅读”，引导读者主动去挖掘其背后的深层物理，效果可能会好很多。