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李淳飞 著

图书标签:

• 光开关
• 全光开关
• 光通信
• 光纤通信
• 光信号处理
• 光学器件
• 光电子学
• 非线性光学
• 光网络
• 信息技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030279323

版次：1

商品编码：10320741

包装：精装

开本：16开

出版时间：2010-07-01

用纸：胶版纸

页数：325

正文语种：中文

内容简介

《全光开关原理》系统总结了自20世纪60年代以来国内外研究的各种光开关的物理思想和基本原理，包含作者多年来在光开关方面的研究成果。全书分为10章，主要介绍以光控光的全光开关，内容包括非线性干涉仪型全光开关（第4、5、7章）、光学双稳开关（第3章）、光学限制开关（第8章）等。还介绍了近年来基于纳米光子学全光开关（第6章），以及基于其他原理的全光开关（第9章）等。此外，《全光开关原理》还扼要介绍了目前已经获得应用的电控光开关的基本原理（第2章），以及光开关在光纤通信技术中的应用（第10章）。
《全光开关原理》可以作为高等院校物理学和光学专业研究生的教材，高年级本科生的参考书，也可作为从事光通信、光计算、光传感、光信息处理工作的科技人员和工程技术人员的参考书。

目录

前言
第1章 光开关概论
1.1 光开关的重要性
1.1.1 光学发展对光开关的需求
1.1.2 光子技术对光开关的需求
1.2 光开关的分类
1.2.1 按光参量与工作域分类
1.2.2 按工作特性分类
1.2.3 按控制方法分类
1.3 光开关的性能参数
1.3.1 光开关的技术参数
1.3.2 对光开关参量的要求
1.3.3 光开关材料的品质因数
参考文献

第2章 电控光开关
2.1 电光开关
2.1.1 电光耦合器光开关
2.1.2 电光M-Z干涉仪光开关
2.1.3 电光数字式光开关
2.2 热光开关
2.2.1 定向耦合器型热光开关
2.2.2 M-Z干涉仪型热光开关
2.2.3 多模干涉型热光开关
2.2.4 分支型热光开关
2.2.5 相变型热光开关
2.3 液晶光开关
2.3.1 双折射型液晶光开关
2.3.2 偏振分光型液晶光开关
2.3.3 反射型液晶光开关
2.4 电控机械光开关
2.4.1 电磁机械光开关
2.4.2 MEMS尤升天
2.5 其他电控光开关
2.5.1 磁光开关
2.5.2 声光开关
参考文献

第3章 光学双稳光开关
3.1 光学双稳性概论
3.1.1 光学双稳性
3.1.2 光学双稳器件
3.2 全光型光学双稳器件
3.2.1 吸收型光学双稳器件
3.2.2 折射型光学双稳器件
3.2.3 其他全光型光学双稳器件
3.3 电光混合型光学双稳器件
3.3.1 电光非线性F-P型光学双稳器件
3.3.2 电光偏振调制型光学双稳器件
3.3.3 电光M-Z干涉仪型光学双稳器件
3.3.4 其他电光混合型光学双稳器件
3.4 光学双稳性的稳定性理论
3.4.1 光学双稳性的稳定性
3.4.2 光学双稳性的不稳定性
参考文献

第4章 非线性干涉仪全光开关
4.1 非线性耦合器全光开关
4.1.1 线性对称光耦合器原理
4.1.2 对称耦合器自相位调制全光开关
4.1.3 非对称耦合器交叉相位调制全光开关
4.1.4 非线性耦合器共振非线性全光开关
4.2 非线性M-Z干涉仪全光开关
4.2.1 对称MZI与实现光开关的条件
4.2.2 两臂折射率不同的MZI全光开关
4.2.3 两臂长度不同的MZI全光开关
4.3 非线性环共振器全光开关
4.3.1 单耦合器环共振器全光开关
4.3.2 具环共振器M.Z干涉仪全光开关
4.3.3 双耦合器环共振器全光开关
4.4 非线性Sagnac干涉仪全光开关
4.4.1 对称Sagnac干涉仪理论
4.4.2 含非对称耦合器的SI全光开关
4.4.3 用不同频率泵浦光的SI全光开关
4.4.4 环中偏置光放大器的SI全光开关
4.4.5 采用非线性耦合器的SI全光开关
参考文献

第5章 含光放大器的全光开关
5.1 光放大器基本原理
5.1.1 光放大器原理
5.1.2 掺铒光纤放大器
5.1.3 半导体光放大器
5.2 含EDFA环共振器全光开关
5.2.1 含EDFA环耦合MZI全光开关
5.2.2 含EDFA的DCRR全光开关
5.2.3 含EDFA的DCRR光学双稳开关
5.3 含半导体光放大器的全光开关
5.3.1 sOA的交叉增益调制
5.3.2 SOA的交叉相位调制
5.3.3 SOA的四波混频
参考文献

第6章 纳米光子学全光开关
6.1 纳米波导共振环全光开关
6.1.1 微环耦合MZI型纳米波导光开关
6.1.2 单耦合器微环型1×1纳米波导光开关
6.1.3 双耦合器微环型l×2纳米波导光开关
6.2 光子晶体全光开关
6.2.1 光子晶体的基本概念
6.2.2 二维光子晶体耦合器全光开关
6.2.3 二维光子晶体环共振器全光开关
6.2.4 二维光子晶体非线性MCI全光开关
6.2.5 一维光子晶体带隙移动双稳开关
6.2.6 二维光子晶体带隙移动全光开关
6.2.7 二维光子晶体缺陷位移全光开关
6.2.8 三维光子晶体全光开关
6.3 表面等离子体激元全光开关
6.3.1 表面等离子体激元及其极化子波
6.3.2 金属纳米结构的吸收谱及其应用
6.3.3 光栅耦合型SPP全光开关
6.3.4 棱镜激发型SPP全光开关
6.3.5 非线性光栅型SPP光学双稳开关
参考文献

第7章 非线性光纤光栅全光开关
7.1 非线性光纤布拉格光栅全光开关
7.1.1 光纤布拉格光栅全光开关原理
7.1.2 交叉相位调制FBG全光开关
7.1.3 自相位调制FBG全光开关
7.1.4 高非线性FBG全光开关
7.1.5 相移光纤光栅全光开关
7.2 非线性长周期光纤光栅全光开关
7.2.1 长周期光纤光栅全光开关原理
7.2.2 LPBG自相位调制全光开关
7.3 非线性长周期光纤光栅对全光开关
7.3.1 以常规光纤连接的LPFG对全光开关
7.3.2 以非线性光纤连接的LPFG对全光开关
7.4 非线性光纤布拉格光栅对的光学双稳开关
7.4.1 单FBG的传输矩阵
7.4.2 非线性FBG对光学双稳性的调制和反馈公式
7.4.3 非线性FBG对的光学双稳特性
参考文献

第8章 光学限制全光开关
8.1 光限制器概述
8.1.1 光限制的概念和用途
8.1.2 光限制器的分类与参量
8.2 反饱和吸收效应
8.2.1 反饱和吸收物理模型
8.2.2 动态反饱和吸收方程
8.2.3 稳态反饱和吸收方程解
8.3 线性光限制器
……
第9章 其他原理的全光开关
第10章 光开关在通信中的应用
参考文献

精彩书摘

光开关在光子信息技术中被广泛应用，本书第10章将介绍光开关在光纤通信中的应用。在光纤通信中，各种电子信息通过电光调制器转变为光信息，并且以脉冲数字信号（也就是比特信号）编码的形式荷载于具有一定波长的光波上，然后在光纤网络中进行传输和处理。具有一定波长的、荷载比特信号的光束被称为波长信道，波长信道以波长为标志。在光通信网络中的光开关都属于波长开关，它们是在波长域中工作的。
在现代光纤通信网络中，光信号是按照波分复用和时分复用两种方式进行传输的。也就是将波长信道按空间的和时间的顺序排列成队进行传输。光开关的作用就是将这些波长信道经过选择后分送到不同的节点（或端口）去。因此，通信网络中的波长开关可以分成两类：空域开关和时域开关，如图1.2.1（b）所示。
线路开关（circuit switching）是对同一输入波长信道，在不同输出端口间实现空间转换，但该波长信道所携带的比特谱在转换输出端口时保持不变。线路开关是波长开关，又属于空间开关。该开关适用于W13M网络。
波长转换（wavelength conversion）的功能是将一个波长信道转变为另一个波长信道，但其中的比特谱在波长转换中保持不变。其实这是一种时域开关，但因为变换端口而具有空域开关的特性，常用于wDM网络。
……

前言/序言

　　激光的产生标志着光学有了与电学一样的相干光源。自此以后光子技术与电子技术展开了长期的竞赛，究竟谁能成为信息技术的主角？半个世纪竞赛的结果证明，电子技术与光子技术各有所长。电子技术在20世纪取得了辉煌的成就，计算机、互联网、移动通信的普及，使人类的生活发生了彻底变化，这是因为电子技术擅长信息处理，特别是数字化信息的处理。至于光子技术，则擅长信息传输，并具有宽带、大容量和并行处理等优点，因此近30年来光子技术有很大的发展。现在信息的有线传输和信息存储等电子技术领域已经被光子技术占领。例如，光纤通信代替了电缆通信；光盘存储代替了磁盘存储。在传感领域光子技术也逐渐变成了主角：光纤光栅传感器代替了电子应变传感器。甚至当今广泛使用的电子计算机，它的外部设备阵地（存储、显示、输入／输出等）也已经被光子技术占领。但是计算机的芯片仍被电子技术垄断，这是因为电子开关（或晶体管）还不能被光子开关（或光晶体管）。因此，电子技术的最后堡垒——数字化信息处理还没有被光子技术攻占。光子技术最后胜利的标志就是攻下这个电子技术的最后堡垒，即用全光开关代替现有的电子开关，实现真正的光子集成芯片和高速、海量的光子数字信息处理。
　　科学家的梦想之一是实现全光通信、全光网络和全光计算机。要实现这个梦想，就要研究出实用化的全光开关，即要求驱动光开关的光功率可与被控光信号的功率相比（开关功率在毫瓦以下）；开关速度比现有电子开关速度更快（开关时间在皮秒以下）。全世界的科学家耗时半个世纪，耗费大量资金，至今还没有研究出可供上市的全光开关产品。但是，人们已经历了长时间、多方面的探索，积累了丰富的经验。本书试图把人们对全光开关研究的主要物理思想和基本原理系统地介绍给读者，故本书取名为“全光开关原理”。书中也包含了作者多年来从事全光开关原理研究的主要研究成果。

好的，这是一份关于《全光开关原理》的图书简介，内容详实，力求自然流畅，不带任何人工智能痕迹： --- 《全光开关原理》图书简介 探索光通信的未来基石：从理论到实践的全面解析 在信息时代的浪潮中，数据传输速率的持续攀升已成为衡量现代通信技术水平的关键指标。光纤通信以其高带宽、低损耗的特性，成为了信息高速公路的主干道。然而，当网络规模日益扩大，对信号的动态管理和路由切换提出了前所未有的挑战。传统的基于电信号的交换机制，因其处理速度的物理限制和能量消耗，已逐渐成为网络升级的瓶颈。在此背景下，全光开关技术应运而生，它代表了下一代光网络的核心竞争力——在光域内直接实现信号的路由、交换和调制，从而彻底摆脱“光-电-光”的转换过程。 本书《全光开关原理》，正是系统梳理和深入剖析这一前沿技术领域的基础理论、关键器件、实现机制及其未来发展方向的权威著作。我们聚焦于“光域”本身，旨在为读者构建一个清晰、完整的知识体系框架。 第一部分：基础理论与背景——光通信的演进与全光交换的必然性 本书伊始，首先回顾了光通信技术的发展脉络，从早期的强度调制与直接检测（IM/DD）系统，到当前主流的波分复用（WDM）技术。我们详细阐述了在密集波分复用（DWDM）网络中，当信道数量和速率持续增加时，传统光电交换面临的“电域瓶颈”问题——包括光信号的抖动、时延增加以及不必要的功率损耗。 随后，引入了全光交换的核心概念：如何在不将光信号转换为电信号的情况下，实现对光信号的“是/否”控制（开关）和“地址/端口”选择（路由）。本书深入探讨了实现这些功能所需遵循的物理学原理，特别是非线性光学效应在光开关中的关键作用。我们详尽分析了克尔效应（Kerr Effect）、四波混频（FWM）以及受激拉曼散射（SRS）等，如何被巧妙地利用来构建具有高速响应和高集成潜力的光开关元件。 第二部分：关键器件的物理机制与结构设计 全光开关的性能直接取决于其核心器件的特性。本书将结构划分为几个主要的实现路线，并对每种路线的物理基础、优缺点进行了细致的对比和剖析。 1. 基于半导体光放大器（SOA）的开关： SOA作为一类具有可增益和可饱和特性的有源器件，是实现高速、低功耗光开关的有力工具。我们详细分析了载流子注入、光子寿命以及注入电流对SOA增益和饱和功率的影响。重点讨论了利用交叉增益调制（XGM）、交叉相位调制（XPM）和光限制器（Limiter）功能构建的复杂交换架构，例如用于实现多路复用和解复用的矩阵式交换机。 2. 基于光纤与波导的无源开关： 这类开关主要依赖于光在不同介质中传播时的相位或群速度差异。书中详述了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构，特别是当臂长之一被光敏材料或电光材料填充时，如何通过外部激励（如电压、温度或另一个控制光束）精确调控两臂的光程差，从而实现干涉输出的“开”或“关”。此外，对基于定向耦合器（DC）的开关机制也进行了深入讲解，阐明了耦合系数如何通过外部电场或热效应进行动态控制。 3. 基于MEMS/MOEMS的机械开关： 虽然速度相对较慢，但MEMS（微机电系统）开关以其极低的插入损耗、出色的隔离度以及无源特性，在骨干网和大规模互连中仍占有重要地位。我们介绍了基于微镜阵列（如德州仪器DMDA技术）和基于可动光纤/波导的机械切换原理，并讨论了这些器件的驱动机制、可靠性评估及封装技术。 4. 腔体谐振器与微纳光子学开关： 随着光子集成技术的发展，基于高品质因子（Q值）谐振腔的开关成为研究热点。本书着重讲解了微环谐振器（MRR）的原理，分析了其尖锐的滤波特性与调谐机制。通过改变腔体有效折射率（例如，利用载流子效应或热光效应），可以实现对特定波长信号的精确“锁定”或“旁路”切换，极大地提升了集成密度。 第三部分：系统集成与网络应用 理解单个器件的工作原理是基础，将其集成到实际网络中才是目标。本书的后半部分着眼于工程应用层面。 1. 交叉点技术与矩阵构建： 讨论了如何将基本的开关单元（如MZI或SOA）排列组合，以构建大规模、多端口的交换矩阵（如稀疏矩阵、稀疏-密集结构等）。重点分析了实现无阻塞（Non-blocking）架构所必须满足的交叉点数量与拓扑结构要求，以及如何通过优化拓扑来降低级联损耗。 2. 动态波长路由与保护恢复： 全光开关是实现动态波长选择、波长转换以及故障保护和恢复（Protection and Restoration）的关键。我们探讨了如何利用基于SOA的开关进行信号的再整形、再生，并演示了如何设计快速的光保护切换机制，以确保网络在高负荷或故障发生时仍能维持服务质量（QoS）。 3. 与光子集成电路（PIC）的结合： 展望了全光开关的未来趋势——高密度、低成本的集成化。详细介绍了硅光子学（Silicon Photonics）平台在构建大规模、可集成全光交换芯片方面的优势与挑战，包括光子耦合效率、热管理以及异质集成技术（如III-V族材料集成）。 结语 《全光开关原理》力求内容严谨、逻辑清晰，不仅系统梳理了现有技术的成熟理论，也涵盖了面向未来网络需求的前沿研究方向。本书不仅是光通信、光电子学、微纳光子学领域研究生和科研人员的必备参考书，也是从事光网络设备设计、系统集成工程师的实用技术手册。通过深入学习本书内容，读者将能够全面掌握全光交换的核心技术，为推动下一代超高速光网络的构建贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对半导体物理和集成电路颇有研究的人，我对《全光开关原理》这本书的潜在价值感到非常兴奋。我深知，在电子信息时代，硅基芯片的摩尔定律似乎正面临瓶颈，而光学计算和通信作为一种颠覆性的技术，其前景不可估量。我一直关注着光子学领域的最新进展，特别是那些能够实现高速、低能耗信息处理的器件。这本书的名字暗示了它会深入探讨全光开关的各种实现方式和工作机制，这正是我一直想要深入了解的领域。我尤其期待书中能详细介绍不同类型的全光开关，比如基于半导体光放大器（SOA）、光栅耦合器（GC）、热光效应，甚至是量子点等新型材料的开关，以及它们各自的优缺点、响应速度、功耗和集成度。我对这些技术的原理以及它们在未来构建高性能光网络和光计算系统中的应用潜力充满了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对信息科学理论以及未来技术发展趋势有广泛兴趣的普通读者，《全光开关原理》这个书名听起来就非常酷炫。它让我联想到科幻电影中那些瞬间传输、无损连接的场景，尽管我知道现实技术还远未达到那个程度，但这本书似乎触及了通往那个未来的关键一步。我一直对“开关”这个概念在信息处理中的重要性有深刻的认识，而“全光”则意味着一种更纯粹、更高效的方式。我非常期待书中能够解释，在不依赖电子信号的情况下，如何利用光的特性来实现信息的“打开”和“关闭”，如何控制光的传播路径，甚至是如何实现更复杂的逻辑功能。这本书，我希望它能用一种既有深度又不失趣味的方式，让我对光在信息传输和处理中的核心作用有一个全新的认知，也让我对信息技术的未来发展有一个更清晰的展望。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，封面设计就很有吸引力，一种未来科技感扑面而来。我一直对信息传输的底层技术非常好奇，特别是光作为载体，其传输的效率和速度是如此令人着迷。我一直想了解，我们每天使用的网络、通信，到底是如何在微观世界里实现如此高速、无损地交换信息的。这本书的名字《全光开关原理》直击了这个核心问题，听起来就像是揭示了整个光通信网络的“大脑”和“神经系统”。我迫切地想知道，在不经过电子转换的纯粹光路中，信息是如何被“开关”的，如何被导向、合并、分离，而不会损失信号的纯净度。这背后一定涉及非常精巧的光学器件和巧妙的物理原理。我希望这本书能用一种清晰易懂的方式，带我走进这个奇妙的光学世界，了解那些肉眼不可见但却至关重要的物理现象。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对物理学抱有极大热情的在校学生，尤其对光学和电磁学课程情有独钟。在学习过程中，我接触到了许多关于光纤通信的知识，但总觉得隔靴搔痒，无法触及到最核心的原理。《全光开关原理》这个书名，立刻抓住了我的注意力。它不仅仅是一个概念，更像是一个关键的技术门槛。我一直幻想，如果信息传递能够完全摆脱电子的束缚，仅凭光子就能完成复杂的逻辑运算和信号切换，那将是多么高效和节能。我非常好奇，究竟是什么样的物理机制，能够让光信号像电流一样，在不同的光路径之间被精确地“导通”或“阻断”。这本书，我希望它能像一位经验丰富的向导，带领我领略光的世界，从最基本的衍射、干涉原理，到更复杂的非线性光学效应，一步步揭开全光开关的神秘面纱。

评分☆☆☆☆☆

我是一位工作多年的通信工程师，深知在当前高速发展的通信网络中，电子交换的瓶颈日益凸显。从传统的TDM、FDM到现在的SDN，我们一直在努力提升网络的灵活性和效率。而全光开关技术，无疑是解决这些问题的终极方案之一。这本书的名字《全光开关原理》精准地指出了行业痛点和未来方向。我迫切地想了解，这本书是如何阐述全光开关在不同应用场景下的实现原理，例如在数据中心互连、长途骨干网，甚至是未来的边缘计算节点中，各种全光开关的性能指标和技术优势。我希望书中能提供一些实际的设计思路和工程考量，比如不同材料体系（如硅光、铌酸锂、III-V族半导体）的全光开关在集成度、能耗、带宽和稳定性方面的比较，以及它们在实际网络部署中可能面临的挑战和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

从下单到收到货，一共一周，下单1天，就出货了，后来等了 5天 才有送货记录，周末才收到，实在龟速，这本书，一周时间书我都看完了。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

启发比较大，虽然不是这个专业的，但是做这方面材料的研究

评分☆☆☆☆☆

内容很零散

评分☆☆☆☆☆

本人在京东网上购买了这本书，想必京东上的价格优势就不用说了，这里谈谈书本内容的价值供大家参考：

评分☆☆☆☆☆

没想到是硬壳书，算是精装版？总之质量还是很不错的，内容翻了两眼，算是比较前沿，做参考书不错

评分☆☆☆☆☆

一直很喜欢 自己买了一本 送人了一本

评分☆☆☆☆☆

书是好书，精装包装的不错，打开发现封页和后面的有几页是胶连着的，还是小心翼翼用小刀刮掉胶才弄开的。

评分☆☆☆☆☆

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