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李修建贾辉杨俊波刘菊杨建坤... 编

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出版社： 国防工业

ISBN：9787118089608

商品编码：29521153350

开本：16

出版时间：2013-08-01

基本信息

• 商品名称：光计算技术基础(精)
• 作者：李修建//贾辉//杨俊波//刘菊//杨建坤
• 定价：60
• 出版社：国防工业
• ISBN号：9787118089608

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2013-08-01
• 印刷时间：2013-08-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：精装
• 页数：234
• 字数：348千字

编辑推荐语

《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*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

光计算技术是一种很有前途的新概念计算技术， 部分技术已经在**并行计算机上得到成功应用。《 光计算技术基础》对一些主要的光计算技术和器件的 原理、实验技术、*新研究成果和应用进行了描述， 内容涵盖了半导体多量子阱光电子器件、VCSEls光源 、微光学和衍射光学元件、光学存储、并行光互连、 光学缓存等主要的光计算技术和器件，并对未来光计 算技术的发展作了展望。
     《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

第1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 **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

光学，不仅仅是科学，更是未来的脉搏。 在信息爆炸的时代，我们对数据处理和传输的速度有着前所未有的渴求。传统电子计算的物理极限正日益显现，而一种颠覆性的技术——光学计算，正悄然崛起，预示着一个全新计算时代的到来。本书将带领您深入探寻光学计算的核心原理、关键技术及其广阔的应用前景，为您揭示光波如何重塑计算的未来。 第一章：开启光计算之门——基础概念与发展脉络 本章将首先为读者奠定扎实的光学计算基础。我们将从光的基本性质出发，介绍光波的衍射、干涉、偏振等现象，并阐述这些光学原理如何在计算领域中得到巧妙应用。我们会深入剖析与光学计算紧密相关的关键概念，如光子、波长、频率、相位等，并解释它们在信息编码和传输中的作用。 随后，我们将回顾光学计算的发展历程。从早期对光子器件的初步探索，到集成光路技术的逐步成熟，再到如今对量子光学与光学计算的融合研究，我们将勾勒出光学计算从概念走向现实的宏伟蓝图。了解其发展脉络，有助于我们更深刻地理解当前研究的热点与未来的发展方向。 第二章：光作为载体——信息编码与传输的光学之道 信息是计算的灵魂。本章将聚焦于如何利用光来编码和传输信息，这是光学计算的核心能力之一。我们将详细介绍多种信息编码方式，例如利用光的强度（幅度）来表示二元比特，或者利用光的相位来携带更丰富的信息。同时，我们会探讨如何利用光的偏振状态来实现更高效的信息编码。 在信息传输方面，我们将深入研究光纤通信的原理，了解光信号如何在长距离上传输而几乎不失真。我们将分析光信号的调制与解调技术，以及光放大器在克服传输损耗中的关键作用。理解这些技术，将有助于我们认识到光学计算在构建高速、大容量通信网络中的巨大潜力。 第三章：光子大脑——核心器件与基本运算单元 要实现光学计算，就必须构建能够执行逻辑运算的光学器件。本章将详细介绍构成光学计算机的“积木块”——各种关键的光学器件。我们将探讨光开关（optical switch）的工作原理，这是实现数据路由和信息分发的关键。我们会分析光调制器（optical modulator）如何将电信号转化为光信号，以及光检测器（photodetector）如何将光信号转换回电信号，实现光电信号的相互转换。 更进一步，本章将深入探讨实现光学逻辑运算的器件，如光学逻辑门（optical logic gate）。我们将介绍基于非线性光学效应的光学门电路，以及如何通过这些门电路实现基础的逻辑运算，例如AND、OR、NOT等。同时，我们将探讨如何将这些基本门电路集成，构建更复杂的计算单元，例如光学加法器（optical adder）等。 第四章：超越硅基——光学计算的架构与集成 电子计算的微型化和集成化是其成功的关键，光学计算同样面临着集成化的挑战。本章将探讨光学计算的架构设计，以及如何将众多的光学器件集成到一个芯片上。我们将介绍集成光路（integrated optics）技术，它能够将光波导、耦合器、调制器等光学元件在同一基底上制造出来，形成复杂的光学电路。 我们将深入分析不同类型的光学计算架构，例如基于波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）的光计算架构，它能够利用不同波长的光信号同时传输信息，极大地提高并行处理能力。我们还将探讨基于空间光调制器（Spatial Light Modulator, SLM）的光计算架构，以及相干光计算等前沿技术。理解这些架构，将帮助我们了解如何构建真正意义上的光学计算机。 第五章：光学计算的“核动力”——并行性与超高速度 光学计算最引人注目的优势之一在于其固有的并行处理能力和超高的运行速度。本章将深入剖析这些优势的来源。我们将解释为什么光子在信息传输和处理过程中能够实现极高的速度，远超电子的迁移速度。 我们将重点介绍光学计算在并行处理方面的巨大潜力。例如，通过使用二维光信号或者同时利用光的多个自由度（如波长、偏振），光学计算能够同时处理大量数据，实现“一步到位”的并行计算。我们将通过具体的光学计算模型，如基于傅里叶变换的光学信息处理，来阐释其并行计算的威力。 第六章：不止于速度——光学计算在特定领域的优势 光学计算的优势并非仅仅体现在速度和并行性上，在某些特定领域，其独特的优势使其成为不可替代的选择。本章将聚焦于光学计算在不同领域的应用潜力。 我们将探讨光学计算在信号处理方面的应用，例如傅里叶变换、卷积等数学运算，这些在图像处理、模式识别等领域至关重要。光学计算可以高效地完成这些运算，为实时处理复杂信号提供可能。 此外，我们还将深入分析光学计算在人工智能（AI）和机器学习（ML）领域的巨大潜力。例如，通过构建光学神经网络，可以实现比传统电子神经网络更快速、更低功耗的模型训练和推理。我们将探讨光学联想记忆、光学推理等概念，以及它们在加速AI算法中的作用。 第七章：迈向未来——光学计算的前沿研究与挑战 尽管光学计算前景光明，但其发展道路并非一帆风顺。本章将聚焦于光学计算领域的前沿研究方向，并探讨当前面临的挑战。 我们将介绍量子光学与光学计算的交叉研究，例如量子光学计算（Quantum Optical Computing）的发展，它将量子力学的特性引入计算，有望实现超越经典计算能力的突破。我们将探讨量子纠缠、量子叠加等概念在计算中的应用。 同时，本章还将深入分析光学计算在器件制造、集成难度、功耗控制、与现有电子系统的兼容性等方面所面临的实际挑战。我们将探讨如何克服这些挑战，推动光学计算真正走出实验室，走向大规模应用。 第八章：光学计算的生态系统——产业链与未来展望 任何一项革命性技术的崛起，都离不开一个成熟的生态系统。本章将从更宏观的视角审视光学计算的产业发展。我们将分析光学计算的产业链构成，包括上游的光学材料、器件制造，中游的光学计算芯片设计与集成，以及下游的应用开发与市场推广。 我们将探讨目前已有的光学计算初创公司和研究机构，以及它们在推动技术进步中所扮演的角色。我们将分析光学计算在高性能计算（HPC）、数据中心、通信网络、科学研究等领域的潜在市场机遇。 最后，我们将对光学计算的未来发展进行展望。我们相信，随着技术的不断成熟和成本的逐步降低，光学计算必将成为信息时代不可或缺的关键技术，为人类社会带来前所未有的计算能力和发展机遇。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的光学计算技术概览，无论您是光学领域的初学者，还是对未来计算技术充满好奇的研究者，亦或是希望探索技术前沿的从业者，都将从中获益匪浅。让我们一同开启这场探索光计算奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

作为一名科幻爱好者，我对那些能够改变未来世界的科技充满幻想。光计算，这个在很多科幻作品中都出现的概念，一直让我觉得既神秘又充满希望。我希望这本书能够以一种易于理解的方式，向我展示光计算是如何工作的。我期待着书中能够描绘出未来基于光计算的超级计算机的模样，它们是如何处理海量数据，又是如何实现更快的响应速度，彻底颠覆我们对计算的认知。我希望书中能够介绍一些光计算的“黑科技”，比如利用光子进行并行计算，实现前所未有的处理能力，或者利用光学的非线性效应来完成复杂的数学运算。我也对光计算在人工智能领域的应用充满憧憬，想象着它如何赋能更强大的AI模型，让机器拥有更接近人类的智能。这本书，对我来说，就像是一扇通往未来世界的窗户，让我得以窥见科技发展的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

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我一直对物理和数学有着浓厚的兴趣，尤其着迷于那些能够将抽象理论转化为实际应用的学科。光计算，这个将光与计算完美结合的领域，对我来说充满了无限的吸引力。我推测，这本书的开篇部分，或许会从经典的光学知识入手，比如光的衍射、干涉、偏振等现象，并将其与信息论的基本概念相结合，为读者建立起对光信号的初步认知。随后，我期待书中能够深入探讨光子晶体、超材料等新型光学材料在光计算中的应用，以及如何利用这些材料构建高性能的光学逻辑门和存储单元。此外，我更关心光计算的理论基础，例如，如何利用光的量子特性来实现超越经典计算能力的量子计算，以及光计算在解决NP-hard问题等方面的优势。我相信，这本书的深度和广度，定能满足我对知识的深度探索欲望。

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