光纤光栅原理及应用

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出版者:科学出版社
作者:饶云江
出品人:
页数:407
译者:
出版时间:2006-8
价格:68.00元
装帧:平装
isbn号码:9787030167545
丛书系列:
图书标签:
  • 光纤光栅
  • 科学
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具体描述

《光纤光栅原理及应用》内容简介:光纤光栅经过20余年的发展,现已成为光纤通信和传感中最重要的器件之一,已形成了一个数亿美元的产业和一个稳定的研究领域。光纤光栅在光纤通信及传感领域中获得了广泛应用,并且随着全光通信网络和光纤传感技术的发展将会发挥越来越重要的作用。光纤光栅在商业化方面已广泛应用于半导体激光器的选频,光纤激光器反射镜,掺铒光纤放大器增益平坦及降噪,DWDM系统中的波分复用器,高速光通信系统中的色散补偿,以及大型结构的应变及温度准分布式测量,油(气)井下压力和流量的测量,航天飞机运行状态监测,桥梁变形测量等,并且光纤光栅的应用范围随着研究的深入在不断扩大。光纤光栅就其本身来说在技术上已趋于成熟,国内外从事光纤光栅研究和应用的人员数以万计,已发表论文上千篇,在光纤光栅的理论、形成机理、制造方法以及应用等方面已取得大量的研究成果,特别是近年来发展很快的长周期光纤光栅。为了更好地推动光纤光栅的发展,有必要对过去的研究成果进行一次总结,以形成较为完整的光纤光栅原理及应用的学科体系。鉴此,我们拟在《光纤光栅原理及应用》中就光纤光栅的理论及应用作一全面、系统的介绍,帮助光纤通信及传感方面的科研和工程技术人员更好地研究和应用光纤光栅这一重要技术,以推动光纤光栅学科进一步向前发展。

好的,这是一本关于先进半导体器件物理与制造的图书简介,其内容与《光纤光栅原理及应用》完全无关,侧重于微纳电子学领域的前沿技术。 --- 图书名称:先进半导体器件物理与制造:从原子尺度到系统集成 内容简介 本书深入探讨了现代集成电路与功率电子领域中,先进半导体材料、核心器件物理机制及其前沿制造工艺的前沿进展与未来挑战。全书以微观物理为基础,逐步拓展至器件结构设计、性能优化以及先进制造技术,旨在为读者提供一个从原子尺度到系统集成的完整认知框架。 本书共分为七大部分,结构严谨,内容详实,覆盖了当前半导体行业最受关注的几个技术热点领域: --- 第一部分:新型半导体材料基础与能带工程 (约 250 字) 本部分系统回顾了传统硅基半导体的局限性,并重点阐述了宽禁带半导体(WBG)——特别是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)——的晶体结构、缺陷工程及其独特的电子传输特性。内容涵盖了这些材料在高温、高压和高频环境下的载流子迁移率、击穿场强和热导率的物理机制。此外,还深入分析了二维(2D)材料,如石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)的范德华异质结构建,以及如何利用应变工程(Strain Engineering)和量子限域效应来调控能带结构,以实现特定功能的电子和光电子器件。本部分强调了材料生长过程中,如何通过控制外延层与衬底之间的界面应力,来优化器件的电学性能和可靠性。 第二部分:先进晶体管结构与结物理 (约 300 字) 本部分聚焦于当前主流和下一代晶体管器件的物理基础。详细解析了FinFET(鳍式场效应晶体管)的电荷共享机制、静电控制能力(如$DIBL$效应的抑制),并深入探讨了向GAA(全环绕栅极)结构,特别是Nanosheet/Nanowire FET的演进过程。对于新一代器件,本书详细剖析了隧道FET(TFET)的基本工作原理,包括带间隧穿(Interband Tunneling)和缺陷辅助隧穿,以及如何通过优化源区和栅极材料组合来降低亚阈值摆幅(SS)。此外,功率器件方面,重点分析了VDMOS和Trench MOSFET中的空穴注入、阻断层设计,以及超结(SuperJunction)结构的电场平衡理论。对齐结技术(Laminate/Monolithic Integration)在垂直集成中的应用也进行了前瞻性讨论。 第三部分:高频与射频器件的物理瓶颈 (约 250 字) 针对移动通信和雷达系统对高频性能的苛刻要求,本部分集中讨论了GaN基异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)的核心物理。详细解释了二维电子气(2DEG)的形成机制、电子饱和速率的限制因素,以及如何通过优化AlGaN/GaN异质结的极化效应来提高载流子密度。书中还讨论了射频器件设计中的关键挑战,如热管理对器件寿命的影响、陷波效应(Trapping Effects)导致的大功率工作不稳定性和击穿前兆信号的捕获与分析。同时,对p型半导体接触在HEMT器件中实现的困难及其替代方案(如采用SiC衬底)进行了详尽的物理分析。 第四部分:先进半导体制造工艺:原子层精确控制 (约 300 字) 本部分转向半导体制造的核心——工艺技术。重点介绍了极紫外光刻(EUV Lithography)的原理、光源系统(激光等离子体源 LPP)、掩模版(Mask Blank)的缺陷控制与检查技术。在刻蚀方面,深入剖析了高深宽比结构(HARC)的反应离子刻蚀(RIE)机理,特别是如何通过等离子体化学反应和离子轰击的精确平衡来控制侧壁形貌和垂直度。原子层沉积(ALD)被视为实现超薄、高均匀性薄膜的关键技术,本书详细阐述了ALD的表面饱和反应、自限性机理,并列举了其在栅极介质和隔离层中的应用案例。此外,对先进退火技术(如快速热退火RTA和激光退火LSA)在激活掺杂剂和修复损伤中的作用进行了物理模型评估。 第五部分:功率半导体与热管理 (约 200 字) 该部分专注于电力电子领域的器件物理。深入研究了SiC MOSFET中体二极管的反向恢复特性($Q_{RR}$),这是限制其高频开关性能的关键因素。对比分析了VDMOS、Trench MOSFET以及Superjunction MOSFET在导通电阻与耐压能力之间的平衡点。核心内容在于热-电耦合效应的建模。详细阐述了器件工作时产生的焦耳热如何影响载流子迁移率、阈值电压以及最终的可靠性寿命(如结温的动态变化)。书籍提出了基于热阻抗网络的动态热模型,用于指导封装材料和散热结构的设计。 第六部分:存储器技术与新兴器件 (约 150 字) 本书对非易失性存储器的最新进展进行了概述,重点关注MRAM(磁阻随机存取存储器)中的STT(自旋转移转矩)机制和SOT(自旋轨道转矩)机制的物理差异及其能效比。在RRAM(电阻随机存取存储器)方面,讨论了忆阻效应的物理起源,包括离子迁移、氧空位重排等机制。此外,还简要介绍了范德华异质结晶体管在低功耗逻辑电路中的应用潜力。 第七部分:器件可靠性与失效分析 (约 100 字) 最后,本书讨论了器件长期可靠性的问题,包括电迁移(Electromigration)的物理模型、热载流子注入(HCI)对栅氧的损伤机制,以及静电放电(ESD)防护电路的设计原则。提供了失效分析(FA)中常用的技术,如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)在原子层面缺陷定位中的应用。 --- 目标读者: 本书适合于半导体物理、微电子学、材料科学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生,以及在半导体制造、研发(R&D)和封装领域工作的专业工程师和研究人员。阅读本书需要具备扎实的固体物理和半导体器件基础知识。本书的深度和广度使其成为理解现代半导体技术前沿的有力参考资料。

作者简介

饶云江:

1962年6月出生于云南,中共党员,汉族; 1982年获 成都科学技术大学(现四川大学)精密仪器专业学士学位; 1986年获 重庆大学光电精密仪器专业工学硕士学位; 1990年获 重庆大学光电精密仪器专业工学博士学位; 1991年至1992年在英国Strathclyde大学电子系从事博士后研究; 1992年至1999年任英国Kent大学物理系研究员、高级研究员; 1999年任重庆大学首位长江学者计划特聘教授,博士生导师,光纤技术研究室主任。现为电子科技大学通信与信息工程学院院长。

目录信息

前言. 第1章 概论 1.1 光纤光栅发展概况 1.2 光纤光栅分类 1.3 光纤光栅应用概况 1.4 本书提纲 参考文献 第2章 光纤光敏性 2.1 光敏性介绍 2.2 硅基光纤的光敏性 2.3 光致折变的各向异性 2.4 点缺陷 2.5 硅光纤光敏性的增强 2.6 光敏性机理 2.7 其他种类光纤的光敏性 2.8 光致折变的清除与保持 参考文献 第3章 光纤光栅写入方法 3.1 内部法写人光纤布拉格光栅 3.2 干涉法制作光纤布拉格光栅 .3.3 相位模板法制作光纤布拉格光栅 3.4 逐点法写入布拉格光栅 3.5 模板成像投影法 3.6 光纤光栅写入中的激光光源 3.7 特殊光栅的制作过程 3.8 氢载对制作光纤光栅的影响 3.9 透过聚合物敷层制作光纤布拉格光栅 3.10 长周期光纤光栅写入法 参考文献 第4章 光纤布拉格光栅理论 4.1 光纤布拉格光栅的耦合模理论 4.2 非均匀光栅中的双模耦合 4.3 倾斜光栅 4.4 包层模耦合 4.5 辐射模耦合 4.6 光纤布拉格光栅的数值算法 4.7 布洛赫波 4.8 非线性光栅效应 4.9 讨论 参考文献 第5章 光纤布拉格光栅的特性 5.1 均匀光纤布拉格光栅 5.2 光纤布拉格光栅的种类 5.3 光纤布拉格光栅的脉冲响应 5.4 光纤布拉格光栅的寿命和可靠性 参考文献 第6章 光纤布拉格光栅在传感中的应用 6.1 概述 6.2 传感原理 6.3 fbg传感系统中的探测解调技术.. 6.4 fbg复用技术 6.5 fbg传感器的应用 6.6 其他应用 参考文献 第7章 光纤布拉格光栅在通信中的应用 7.1 光纤激光器 7.2 光纤放大器 7.3 光纤布拉格光栅二极管激光器 7.4 光纤布拉格光栅滤波器 7.5 波分复用懈复用器 7.6 密集波分复用器 7.7 色散补偿器 7.8 光纤布拉格光栅的其他应用 7.9 小结 参考文献 第8章 长周期光纤光栅理论 8.1 长周期光纤光栅理论模型的发展 8.2 耦合模理论 8.3 长周期光纤光栅的模式耦合i 8.4 长周期光纤光栅的模式耦合ⅱ 8.5 级联长周期光纤光栅 8.6 小结 参考文献 第9章 长周期光纤光栅的特性 9.1 长周期光纤光栅的温度特性 9.2 长周期光纤光栅的轴向应变特性 9.3 长周期光纤光栅的弯曲特性 9.4 长周期光纤光栅的扭曲特性 9.5 长周期光纤光栅的横向负载特性 9.6 小结 参考文献 第10章 长周期光纤光栅在传感中的应用 10.1 温度应变同时测量传感器 10.2 长周期光纤光栅高温传感器 10.3 弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器 10.4 能判别弯曲方向的弯曲传感器 10.5 高灵敏度的弯曲传感器 10.6 能判别扭曲方向的扭曲传感器 10.7 温度和负载同时测量传感器 10.8 动态横向负荷传感器 10.9 级联长周期光纤光栅在传感领域中的应用 10.10 长周期光纤光栅的其他传感应用 10.11 小结 参考文献 第11章 长周期光纤光栅在通信中的应用 11.1 增益均衡器 11.2 ase噪声滤波器 11.3 集成长周期光纤光栅的光纤耦合器 11.4 长周期光纤光栅偏振相关睦的利用和补偿方法 11.5 级联长周期光纤光栅构成的梳状滤波器 11.6 wdm通道隔离器 11.7 多波长光纤光源 11.8 通信应用中长周期光纤光栅温度敏感性的补偿方法 11.9 长周期光纤光栅的其他通信应用 11.10 小结 参考文献
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读后感

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用户评价

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一本让人脑洞大开的书,虽然我一直对光纤通信领域有着浓厚的兴趣,也读过不少相关的技术书籍,但《光纤光栅原理及应用》这本书带给我的惊喜程度绝对是超乎想象的。它不仅仅是罗列了大量的公式和理论,而是以一种抽丝剥茧的方式,将深奥的光纤光栅原理展现在读者面前。书中的图文并茂,讲解清晰,对于我这种非科班出身却又充满好奇心的读者来说,简直是福音。特别是关于光栅的形成机理,作者通过形象的比喻和详实的案例,让我茅塞顿开,仿佛亲眼见证了光栅是如何在光纤中“生长”出来的。更让我着迷的是,书中对于光栅在实际应用中的介绍,从传感器到通信系统,再到某些前沿的光学器件,都进行了深入的剖析。我尤其对书中关于波长选择性滤波器的部分印象深刻,它不仅解释了其基本原理,还探讨了不同类型光栅在性能上的差异,以及如何根据具体需求进行设计。这本书让我看到了光纤光栅不仅仅是一个理论概念,更是一个充满无限可能的现实技术,极大地拓展了我对光纤技术应用的认知边界。

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这本《光纤光栅原理及应用》真的颠覆了我之前对光纤技术的一些刻板印象。我一直以为光纤就是传输信号的线,但这本书让我看到了光纤在“光”本身上所能实现的无限可能。书里对光纤光栅的介绍,就像是给光纤装上了“眼睛”和“耳朵”,能够精确地识别和操控不同波长的光。特别是书中对于光栅在传感领域的应用,让我大开眼界。想象一下,一根细细的光纤,就能像神经网络一样,感知周围环境的温度、压力甚至化学物质的变化,这简直是科幻小说里的情节。书中对这些传感原理的解释非常到位,而且还配有大量的实际案例,让我能够真切地感受到这项技术的力量。即使是对于一些复杂的物理过程,作者也能用非常易懂的语言去阐述,让我这个非专业人士也能津津有味地读下去。

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最近拜读了《光纤光栅原理及应用》这本书,感觉像是在一场光学盛宴中进行了一次沉浸式体验。我一直觉得光纤技术是个很酷的东西,但很少有书籍能把“光纤光栅”这样一个相对专业且抽象的概念讲得如此透彻。这本书最吸引我的地方在于它并非简单地堆砌知识点,而是注重逻辑的连贯性和理论的递进。从最基础的光栅形成原理,到各种类型光栅的特性解析,再到光栅在通信、传感等领域的具体应用,整个过程如同一次精妙的科学解谜。作者在阐述物理原理时,不乏严谨的数学推导,但同时又辅以大量的示意图和仿真结果,使得复杂的光学现象变得直观易懂。我个人尤其喜欢书中关于光栅的传感应用部分,它详细介绍了如何利用光栅的灵敏度来监测温度、应力、折射率等变化,并且列举了许多实际工程中的案例,让我对这项技术的实用价值有了更深刻的认识。读完这本书,我对光纤光栅的理解上升到了一个新的台阶,也对未来的光纤技术发展充满了期待。

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最近非常荣幸能有机会阅读《光纤光栅原理及应用》一书,这本书为我打开了一个全新的光学世界。我一直对物理学的奥秘充满好奇,尤其是那些能够改变我们生活、推动科技进步的学科。《光纤光栅原理及应用》正是这样一本让我受益匪浅的书。书中对于光纤光栅的原理讲解,从基础的光学理论出发,循序渐进地深入到光栅的各项特性,如反射谱、透射谱的形成机制,以及不同结构和制作方法对这些谱线的影响。我特别喜欢书中关于光栅在光通信领域应用的章节,它详细介绍了光栅如何被用作波分复用器、解复用器以及窄带滤波器,这些技术是现代光通信系统不可或缺的关键组成部分。书中对这些器件的设计思路和性能优化方法都有深入的探讨,这让我对构建高效、高速的光通信网络有了更清晰的认识。

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《光纤光栅原理及应用》这本书,对于我这样一名在光学领域摸爬滚打多年的工程师来说,无疑是一本值得反复研读的宝藏。它以一种严谨而又不失创新的视角,系统地梳理了光纤光栅的理论基础和技术发展。从光栅的制作工艺到其光学特性,再到各种新型光栅的出现,作者都进行了详尽的论述,并引用了大量的最新研究成果。书中对于光栅在高性能光滤波、光放大、光纤激光器等方面的应用分析尤为深刻,这些都是当前光通信和光传感领域的核心技术。我尤其欣赏书中对于不同类型光栅(如长周期光栅、倾斜光栅)的比较分析,以及它们在特定应用场景下的优势与局限性。作者的讲解逻辑清晰,层次分明,能够带领读者逐步深入理解光栅技术的精髓。此外,书中提供的参考文献和进一步阅读建议,也为我提供了宝贵的学术资源,让我能够在此基础上进行更深入的研究。

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