全光开关原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:科学

作者:李淳飞

出品人:

页数:325

译者:

出版时间:2010-7

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787030279323

丛书系列:

图书标签:

• 光学
• 开关
• 技术
• NotInCollection
• 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

好的，这是一本关于“全光开关原理”的图书简介，内容详实，聚焦于该领域的核心技术和未来发展，不包含您提及的书籍的任何内容。 --- 图书名称：光通信网络中的全光交换技术与器件 图书简介 本书深度聚焦于现代光通信网络的核心瓶颈——光电转换的瓶颈问题，系统性地阐述了实现“全光化”网络的关键技术支柱：全光交换（Optical Switching）。本书旨在为光电子学、通信工程、物理学以及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一份全面、深入且具有前瞻性的技术指南。 第一部分：光通信网络的演进与全光交换的需求 本书的开篇部分首先回顾了光通信技术的发展历程，从早期的基于强度调制的直接检测（IM-DD）系统，到相干光通信的崛起。在详细分析了当前高速率、大容量光网络的需求背景下，本书明确指出了传统光电-电光（O-E-O）转换架构在处理带宽爆炸性增长时所面临的延迟增加、功耗攀升和设备复杂性剧增等核心挑战。 基于此，本书详细论证了全光交换技术作为解决这些瓶颈的必然性和迫切性。全光交换的核心优势在于数据在光域内直接传输和处理，避免了昂贵且低效的电域处理，从而实现低延迟、高效率和高能效的网络架构。 第二部分：全光交换的物理机制与基本原理 本书的核心内容深入探讨了实现光信号开关所需的各种物理效应和底层原理。这一部分详尽地分析了利用不同非线性光学效应进行光开关操作的机制： 1. 载流子效应与半导体光放大器（SOA）： 详细阐述了SOA作为高速光开关和调制器的基本工作原理。内容涵盖了载流子注入、光增益饱和以及交叉增益调制（XGM）和交叉相位调制（XPM）在光复用/解复用和交换中的应用。书中对材料体系的选择（如InP、Si基）及其对开关速度和噪声特性的影响进行了细致的比较分析。 2. 非线性折射率效应（克尔效应）： 重点分析了四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）在光开关和波长转换中的潜力。本书构建了详细的数学模型，用以预测在不同光纤（如标准单模光纤、零色散位移光纤）和集成波导结构中，实现高效非线性相互作用所需的功率阈值和器件长度。 3. 光致双折射与光电导效应： 探讨了在某些特定材料（如铌酸锂LiNbO3或特定半导体结构）中，光功率变化如何引起材料折射率或电导率的改变，进而实现光信号的偏振或路径切换。 第三部分：关键全光交换器件的结构与性能 本部分是本书技术细节最丰富的部分，系统分类介绍了目前主流和新兴的全光交换器件。 1. 基于波导干涉仪的开关： 重点介绍了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和布拉格光栅（FBG）结构的全光实现。书中不仅分析了基于载流子注入和热光效应的MZI开关，还深入探讨了利用非线性效应实现超高速干涉调制的原理。 2. 微机电系统（MEMS）光开关： 对MEMS技术在光交换领域的应用进行了详尽的描述。内容涵盖了阵列式MEMS开关的微结构设计、驱动机制（静电力、热力学力）、开关的可靠性、串扰以及尺寸限制等关键工程问题。 3. 新兴的集成化光开关方案： 详细介绍了硅光子学平台在构建大规模集成全光交换矩阵方面的优势和挑战。重点讨论了载流子注入式硅基MZI、等离子体色散效应开关，以及将非线性效应集成到硅基波导中的方法。书中还涉及了基于石墨烯、二维材料等前沿材料在超快光开关中的潜力。 第四部分：网络层面的全光交换架构与协议 全光交换不仅仅是器件层面的革新，更需要网络架构的相应调整。本部分将视角提升到网络层面。 1. 光交叉连接（OXC）与波长选择开关（WSS）： 详细剖析了OXC的架构演变，从早期基于光纤交叉点的矩阵到基于波长选择开关（WSS）的动态波长路由系统。WSS的设计原理、可重构能力、插入损耗和隔离度是本节的重点。 2. 动态路由与控制平面： 探讨了在全光网络中，如何设计高效的光层控制平面（例如GMPLS/OpenFlow的光层扩展）。内容包括网络拓扑发现、路径计算、资源分配和故障恢复策略，特别关注如何实时响应动态波长业务请求。 3. 电光混合网络（EON）的优化： 认识到完全替代电域仍需时日，本书探讨了如何设计最优的电光混合网络。这包括决定何时进行O-E-O转换的决策算法（基于业务量、延迟敏感度、能耗成本等因素），以及如何最小化光路中的电域节点数。 第五部分：性能评估、挑战与未来展望 本书最后一部分对全光交换技术进行了全面的性能量化和前瞻性展望。 1. 关键性能指标（KPIs）分析： 系统性地定义和分析了光开关的关键性能参数，包括：插入损耗、串扰、偏振相关损耗（PDL）、带宽、切换速度、能耗效率（比特能耗比）以及长期可靠性。 2. 未来研究方向： 展望了实现真正通用、可扩展、低成本的全光交换技术所面临的瓶颈，包括超低功耗非线性器件的开发、大规模集成光子芯片的制造工艺、以及适应多维信息（如相位、偏振）处理的全光处理单元的构建。 本书以严谨的学术态度和丰富的工程实例，为读者构建了一幅清晰、全面的现代光通信网络中全光交换技术的全景图。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

从版式设计的角度来看，这本书的章节组织非常注重逻辑的层进性。作者采用了“宏观现象—微观机理—器件实现—系统集成”的递进结构，确保读者在理解了基础物理后，能够顺理成章地过渡到工程实现层面。我尤其喜欢它在介绍集成光学开关时，对芯片级损耗预算的精细化分析，这直接关系到整个光通信系统的性能。每一章末尾的“思考题”虽然没有提供答案，但其设计的巧妙之处在于，它们往往指向了当前领域尚未完全解决的关键技术难题，引导读者主动进行批判性思考。如果说有什么遗憾，那就是在涉及光子集成芯片的封装和测试技术方面，内容显得略为单薄。毕竟，一个完美的开关原理，如果无法被可靠地封装和测试，其价值也会大打折扣，希望未来版本能在这方面增加实践指导的篇幅。

评分☆☆☆☆☆

这部书的排版和印刷质量实在令人印象深刻，纸张的质感高级，即便是反复翻阅，那些复杂的电路图和波导结构图也依然保持着清晰的线条和丰富的细节。光是捧在手里，就能感受到作者在细节上的用心。尤其是关于非线性光学效应的章节，那些公式的推导过程详尽得如同手把手教学，对于我这种理论基础稍弱的工程人员来说，简直是救命稻草。我特别欣赏它在介绍新型材料，比如基于二维材料或等离激元的开关机理时，并没有停留在理论的层面，而是结合了实际的器件制备工艺难点进行了深入剖析。然而，对于初学者来说，一开始可能需要花费一些时间来适应其深度，可能需要辅助阅读一些基础的光学教材。总体而言，这是一本工具书级别的著作，适合有一定光电子学基础，希望深入了解前沿光开关技术的工程师和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的理论深度是毋庸置疑的，尤其是在对硅光平台上的调制器和开关结构进行建模分析的部分，其数学严谨性达到了教科书的最高标准。傅里叶光学、模式耦合理论被应用得炉火纯青，几乎没有留下任何逻辑上的漏洞。然而，这种极致的严谨性也带来了一个问题：它似乎对非学术界人士设置了一个较高的门槛。许多关键公式的推导中间步骤被大幅度简化，这对于需要快速掌握应用技巧的读者来说，可能会感到吃力。我个人花费了大量的精力去重新补习复变函数和麦克斯韦方程组在高折射率介质中的应用，才能真正跟上作者的思路。如果能在附录中增加一些面向“工具使用”的简化模型介绍，或者提供一些主流仿真软件（如Lumerical或COMSOL）的参数设置指南，这本书的实用价值将得到极大的提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事方式非常独特，它不像传统的教科书那样枯燥地罗列知识点，反而更像是一位资深研究员的学术漫谈录。作者在讲述原理时，总是习惯性地穿插一些历史典故和关键的学术争论点，这使得原本晦涩的物理过程变得生动起来。比如在讨论热光效应开关的响应速度限制时，作者并没有简单地给出结论，而是回顾了从早期基于波导结构到最新基于微环谐振器的演变历程，每一步的改进都伴随着对物理瓶颈的深刻洞察。这种“讲故事”的方法极大地激发了我继续阅读下去的兴趣。不过，我个人希望能看到更多关于实用化挑战的“负面”信息，比如器件的长期稳定性、集成度方面的挑战，这些在书中略显不足，让人感觉所有的技术似乎都已臻于完美，稍微有些脱离实际应用的第一线。

评分☆☆☆☆☆

我非常欣赏作者在全书结构上的宏大视野。这本书不仅仅局限于介绍“光是如何开关的”，更深入探讨了“为什么需要这种开关”，以及“未来我们需要什么样的开关”。从早期的机械式光开关、热光开关，到电光、载流子注入乃至最新的光场调控开关，作者构建了一个清晰的技术演进路线图。特别是关于量子点和拓扑光子学在开关领域的前景展望，描述得既大胆又充满科学依据，令人心潮澎湃。这种前瞻性是很多同类书籍所缺乏的。但美中不足的是，在介绍不同开关技术相互比较的章节，数据表格的更新似乎稍显滞后，比如最新的低功耗指标数据和超高带宽记录，可能需要读者自行查阅近期的顶会论文来补充。总体而言，它是一部激发创新思维的优秀著作。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆