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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：29521223771

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

光计算技术基础（精） 内容概述： 《光计算技术基础（精）》是一本深入探讨光计算核心原理、关键技术、发展历程及其未来前景的权威著作。本书旨在为读者构建一个全面而系统的光计算知识体系，从基础理论出发，逐步深入到具体的技术实现和应用层面。全书共分为九章，条理清晰，逻辑严谨，既注重理论的深度，也兼顾了技术的广度，力求为光学、电子工程、计算机科学、物理学等相关领域的学生、研究人员以及工程师提供一本不可或缺的参考书。 第一章：光计算的兴起与基本概念 本章首先追溯了计算技术从电子走向光学的历史必然性。我们将详细阐述电子计算在处理速度、能耗、并行性等方面遇到的瓶颈，以及光学在信息传输和处理方面所展现出的天然优势，如高带宽、低延迟、抗电磁干扰等。接着，本章将引出“光计算”这一核心概念，对其进行定义和分类，区分了全光计算、光电混合计算等主要形式，并阐述了光计算的基本工作原理，即利用光子的波动性、粒子性以及携带信息的能力来实现计算功能。同时，本章还会介绍光计算与传统电子计算在基本逻辑门操作、存储方式等方面的区别与联系，为后续章节的学习奠定坚实的基础。 第二章：光信息载体与光学元件 本章将深入探讨光计算中信息得以承载和传输的基本媒介——光。我们将详细介绍光的本质，包括电磁波理论、光子的概念，以及光的关键属性如波长、频率、偏振、强度等。在此基础上，本章将重点介绍用于操控光信号的关键光学元件。这包括但不限于： 光源： 介绍各种类型激光器（如半导体激光器、光纤激光器）的原理、特性及其在光计算中的应用；LED光源的特点与适用场景。 调制器： 详述电光调制、声光调制、热光调制、空间光调制器（SLM）等不同调制技术的原理、调制速度、调制深度及在编码光信号中的作用。 透镜与反射镜： 讲解几何光学与衍射光学在聚焦、准直、成像等方面的基本原理，以及它们在构建光路系统中的重要性。 分束器与合束器： 介绍各种分束器（如立方角分束器、介质分束器）和合束器的工作原理，它们在实现并行处理和信号合成中的作用。 光栅与衍射元件： 阐述全息光栅、体光栅等衍射元件的结构与功能，以及它们在实现多路复用、波长分离等方面的潜力。 光开关与光路由： 探讨实现光信号路径切换和路由选择的各种光开关技术，如机械式、热光式、电致伸缩式、液晶式等，以及它们的响应速度和集成度。 光滤波器： 介绍不同类型的光滤波器（如窄带滤波器、宽带滤波器、可调滤波器）及其在信号选择和抑制噪声中的作用。 第三章：光逻辑门与全光运算 本章是光计算核心部分，将聚焦于如何用光学器件实现基本的逻辑运算。我们将详细介绍各种实现“与”、“或”、“非”、“异或”等基本逻辑门的光学方法，包括： 基于非线性光学效应的光逻辑门： 阐述 Kerr 效应、光致折射效应等非线性现象如何用于构建光开关和光逻辑门，并分析其优缺点。 基于干涉和衍射的光逻辑门： 介绍利用迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等光学干涉原理，以及衍射元件的特性来实现逻辑操作。 基于半导体光放大器（SOA）和光开关阵列的光逻辑门： 探讨SOA的增益饱和效应和门控效应，以及大型光开关阵列在实现复杂逻辑功能中的应用。 量子点与纳米光子学的光逻辑门： 简要介绍量子点和纳米结构在构建超小型、低功耗光逻辑门方面的最新进展。 在掌握了基本逻辑门之后，本章将进一步探讨如何将这些光逻辑门组合起来，构建全光加法器、减法器、比较器等更复杂的算术逻辑单元（ALU），以及全光存储器和全光控制器。我们将分析全光运算的并行性优势，以及如何在光学域实现数据流的同步和控制。 第四章：光存储技术 高效可靠的光存储是构建完整光计算系统的关键。本章将回顾和展望各种光存储技术，包括： 基于光盘的光存储： 简述CD、DVD、Blu-ray等技术的基本原理，分析其存储密度、读写速度和寿命等指标，并探讨其在现代数据存储中的局限性。 全息存储： 详细介绍全息存储的基本原理，包括全息图的记录与再现过程，及其在实现高密度、快速读写方面的巨大潜力。本章将讨论全息存储的材料、记录方法、读出方式以及面临的挑战。 光子晶体与表面等离激元光存储： 介绍利用光子晶体和表面等离激元效应实现超高密度光存储的最新研究方向，分析其潜在的性能优势。 光场存储与动态全息存储： 探索如何利用多维光场信息进行存储，以及动态全息存储在实现可重构存储介质方面的应用前景。 第五章：光互连与光网络 随着信息量的爆炸式增长，光互连技术在提高计算系统内部和系统间的通信速度方面扮演着越来越重要的角色。本章将深入探讨： 芯片级光互连： 介绍硅光子技术、聚合物光波导等，以及它们在芯片内部实现高速、低功耗光信号传输的原理和优势。 光纤通信基础： 回顾光纤通信的基本原理，包括光信号的产生、传输、接收，以及不同类型光纤的特性。 光网络架构： 介绍无源光网络（PON）、波长分割多路复用（WDM）等光网络技术，分析它们如何实现高效的信息分发和路由。 光交换技术： 探讨光开关、光交叉连接器（OXC）等光交换设备在构建高速、可重构光网络中的作用。 光计算中的网络拓扑： 分析不同光计算架构（如并行处理、分布式计算）对网络拓扑结构的要求，以及如何设计高效的光互连网络来支持这些架构。 第六章：并行处理与光计算架构 光计算最显著的优势之一是其天然的并行处理能力。本章将深入研究如何构建高效的光计算架构： 大规模并行处理（MPP）： 探讨如何利用光学并行性实现大量数据的同步处理，例如在图像处理、模式识别等领域。 分布式光计算： 分析如何将计算任务分布到多个光学处理单元，并通过光互连网络协同工作，以解决超大规模问题。 类脑光计算架构： 介绍受人脑结构和功能启发的类脑光计算模型，如人工神经网络的光学实现，以及其在机器学习和人工智能领域的应用潜力。 光子集成电路（PIC）： 探讨如何将多种光学元件集成到单一同质衬底上，实现小型化、低功耗、高性能的光计算芯片。 光子晶体器件在计算中的应用： 介绍光子晶体波导、谐振腔等器件在构建新型光子计算单元和架构中的作用。 第七章：光计算的挑战与解决方案 尽管光计算前景广阔，但仍面临诸多挑战。本章将深入剖析这些挑战，并探讨可能的解决方案： 光信号的易损性与噪声： 分析光信号在传输和处理过程中易受到的干扰，以及提高信号质量、降低噪声的方法，如编码技术、纠错码、高效滤波器等。 光器件的小型化与集成度： 讨论如何将光学元件制造得更小、更集成，以实现与电子集成电路相媲美的密度和性能。 功耗与散热问题： 分析光计算的能耗来源，以及如何通过优化设计、采用低功耗材料和技术来解决功耗和散热问题。 与现有电子系统的兼容性： 探讨如何实现光计算与传统电子计算系统的无缝对接，包括光电转换技术、接口设计等。 制造工艺与成本： 分析大规模生产光计算器件所需的先进制造技术和成本控制问题。 第八章：光计算的典型应用领域 本章将聚焦于光计算在各个领域的实际应用，展示其解决复杂问题的能力： 信号处理与通信： 在高速数据传输、信号解调、频谱分析等领域的光学实现。 人工智能与机器学习： 利用光计算进行神经网络的加速计算，实现更快的训练速度和更低的能耗，特别是在图像识别、自然语言处理等方向。 科学计算与模拟： 在流体力学、天气预报、分子动力学模拟等复杂科学问题的光学求解。 模式识别与图像处理： 利用光学傅里叶变换、全息术等实现高速、低功耗的图像识别和处理。 生物医学成像与诊断： 光学技术在显微成像、三维重建、光谱分析等方面的应用。 量子计算的接口： 探讨光计算在与量子计算系统交互中的作用，如量子比特的读出与控制。 第九章：光计算的未来展望 本书的最后一章将对光计算的未来发展趋势进行展望。我们将探讨： 通用光计算（General-Purpose Optical Computing）： 展望实现能够执行任意算法的全光计算机的可能性。 类脑光计算的进一步发展： 预测在模拟人脑信息处理机制方面取得的突破。 与人工智能的深度融合： 讨论光计算如何成为下一代人工智能硬件的基础。 新材料与新结构的应用： 展望超材料、二维材料等在光计算中的潜力。 伦理与社会影响： 简要探讨光计算技术发展可能带来的社会变革和伦理考量。 《光计算技术基础（精）》不仅是一本教科书，更是一份对光计算技术前沿的深入探索。通过阅读本书，读者将能够深刻理解光计算的核心价值，掌握其关键技术，并洞察其在未来科技发展中的重要地位。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面，尤其是“精”这个字的处理，透露出一种对内容的自信和对读者的尊重。拿到手里，那种恰到好处的重量感和纸张的质感，立刻就让人感觉这是一本值得细细品味的专业书籍。我尤其欣赏它在细节上的考究，内页的排版疏密得当，字体选择也十分清晰易读，即便是长时间阅读技术性较强的文字，眼睛也不会感到特别疲劳。这种对物理载体的精益求精，无疑为即将开始的知识探索之旅奠定了极佳的心情基调。我希望这本书的内涵能够和它的外在一样，经得起反复推敲和时间的检验，为我们构建起坚实的理论大厦。光是“光”这个意象，就充满了无限的可能性与速度感，期待这本书能带领我领略到其中蕴含的深层奥秘与前沿动态。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用价值，很大程度上取决于它对当前行业标准的涵盖程度以及对未来技术趋势的洞察力。作为一个希望将理论付诸实践的读者，我非常关注书中对于现有主流架构和关键性能指标（如信噪比、传输速率、能耗等）的量化描述和评估方法。如果书中能提供一些经典的实验设计思路或者仿真模型的入门指导，那就更好了。毕竟，技术的基础不仅仅在于“是什么”，更在于“如何验证”和“如何优化”。我希望能从这本书中梳理出一条从理论到工程实现的关键路径，哪怕只是一个清晰的路线图，也能为后续的深入研究或实际项目开发提供一个坚实的起点。

评分☆☆☆☆☆

从学习者的角度来看，一本优秀的参考书必须具备极高的“可检索性”和“复习友好度”。这意味着索引、术语表和关键公式的标注都需要做到位。我希望这本书的组织结构是高度模块化的，使得我在需要快速回顾某个特定知识点时，可以迅速定位，而不需要从头到尾地翻阅。此外，专业的书籍常常涉及大量晦涩难懂的符号和缩写，如果作者能提供一份清晰的符号注解清单，并在首次出现复杂公式时给予详尽的变量解释，将极大地提高学习效率。总而言之，我期待这本书在提供深度知识的同时，也能兼顾学习过程中的便捷性和回顾时的精确性，成为一本可以长期置于案头的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

初翻目录时，我心中的预期是比较高的，毕竟“基础”二字通常意味着对概念的梳理和体系的构建，这对任何想进入新领域的学习者来说都是至关重要的。我特别关注了它对核心原理的阐述深度，比如信息编码、调制解调机制，以及光场调控的数学模型部分，这些是构成整个技术框架的基石。理想中的“基础”读物，应当能将那些看似抽象的物理现象，用清晰、逻辑严密的步骤转化成可理解的工程语言。我希望作者没有急于展示那些炫目的应用案例，而是将足够篇幅用于打磨基础概念的定义和相互间的逻辑关系，确保读者在面对更复杂的系统时，能够迅速定位到问题的根源。如果这本书能做到这一点，它就不只是一本教材，更像是一份可靠的“导航图”。

评分☆☆☆☆☆

阅读技术书籍对我而言，往往是一个与作者进行“思想对话”的过程。我最看重的是作者的叙事节奏和对复杂概念的“翻译”能力。好的作者懂得如何层层递进，从最直观的例子入手，逐步引向数学的严谨性。我希望能在这本书里找到一种“启发性”的阅读体验，而不是被动地接受信息堆砌。例如，在讲解某个关键的光学器件工作原理时，如果能穿插一些历史演变或者不同技术路径的对比分析，将会极大地增强知识的鲜活性和立体感。我个人对那些能够洞察技术发展趋势并将其融入基础讲解的描述尤为青睐，这能帮助我们预判未来的技术走向，不至于学到的知识很快就过时了。