光电子与光通信实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王丽 著

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出版社： 北京工业大学出版社

ISBN：9787563918805

商品编码：29287166426

包装：平装

出版时间：2008-02-01

基本信息

书名：光电子与光通信实验

：20.00元

作者：王丽

出版社：北京工业大学出版社

出版日期：2008-02-01

ISBN：9787563918805

字数：328000

页码：209

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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内容提要

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本书根据专业物理实验的教学大纲和在教学实践中的教学经验编写而成。全书共分为两篇；篇主要介绍光电子学与光通信技术的基本知识，共分为3章。第1章介绍光电子与光通信的实验目的、实践环节和基本知识。第2章主要介绍光电子理论与技术的基础知识。其中包括光电子技术与器件，光电子技术的发展趋势与应用，激光超短脉冲的形成，激光模式的选择技术，激光模式的测量方法，激光频率的稳定性，激光全息的原理和基本制作技术。第3J章主要介绍光纤通信中的光纤传输理论，传输模式，光纤的损耗和色散，光纤无源器件，光纤通信光源，半导体光电检测器，光纤通信的复用技术等。
第二篇围绕物理专业本科生开设的专业物理实验项目展开，实验项目共计39个。从实验项目的选取来看，既有综合性实验，设计性实验、教师的科研项目转化为本科生的创新性实验，同时还有通过本科生的毕业设计完成的设计性实验项目。在实验项目的编写过程中，力争做到实验目的明确，实验原理描述清晰，实验步骤合理。大多数实验项目设有思考题和参考书或文献。书后附有常用物理常数和我国的法定计量单位。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光学器件与集成电路的原理及应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个关于现代光学器件及其在集成电路领域交叉应用的全面而深入的理解。内容涵盖了从基础的光学物理原理到复杂的光电子集成器件的设计、制造与实际应用，特别关注了近年来飞速发展的光通信、光计算、光传感等前沿技术。本书力求在理论深度和实践广度之间取得平衡，既能为初学者打下坚实的基础，也能为专业研究人员提供有价值的参考。 第一部分：光学基础与关键器件 本部分将从光的本质出发，逐步深入到各种光学现象的物理机制，并在此基础上介绍构成现代光学系统的基本器件。 光的波动性与粒子性： 首先，我们将回顾光的双重性质，包括干涉、衍射等波动现象，以及光电效应等粒子性表现。这将为理解后续的光与物质相互作用奠定理论基础。 几何光学与成像原理： 详细阐述反射、折射、全反射等几何光学定律，介绍透镜、反射镜等基本光学元件的工作原理，并讨论其在成像系统中的应用，如相机、显微镜、望远镜等。 物理光学与光波导： 深入探讨光的偏振、散射、吸收等物理光学现象。重点介绍光在介质中的传播规律，包括光波导的基本理论，如光纤的结构、模式、损耗与色散等。这将为理解光在集成电路中的传输提供视角。 半导体发光与探测器件： 详细讲解半导体PN结的发光原理，包括LED（发光二极管）和激光二极管（LD）的结构、材料选择、能带理论、辐射复合过程等。同时，深入介绍半导体光探测器的类型，如光电二极管（PD）、光电倍增管（PMT）等，分析其工作机制、响应速度、量子效率等关键参数。 调制与解调技术： 讲解如何利用光信号的强度、相位、频率等参量来承载信息，详细介绍电光调制器、声光调制器、热光调制器等不同类型的调制器件，以及其在光信号处理中的作用。同时，探讨光信号的解调方法，为信息接收提供基础。 非线性光学现象与器件： 介绍在强光照射下，材料光学性质随光强发生变化的非线性光学效应，如二次谐波产生（SHG）、三阶非线性效应等。讨论这些效应在光开关、光限幅器、光频率变换等方面的潜在应用。 第二部分：光电子集成电路的基础与设计 本部分将重点关注如何将上述光学器件集成到芯片级，实现光电信号的相互转换与高效处理，构建光电子集成电路（OEIC）。 集成光学基础： 介绍集成光学（IO）的概念，包括薄膜光波导的设计与制造，如二氧化硅、氮化硅、聚合物等材料的选择与工艺。详细讲解波导的模式分析、耦合理论、损耗分析等。 光电子集成技术： 探讨将半导体光电器件与集成电路芯片集成的技术挑战与解决方案。介绍不同的集成方式，如单片集成（monolithic integration）、混合集成（hybrid integration）、多芯片组件（MCM）等。 硅光子学（Silicon Photonics）： 深入介绍硅光子学作为一种重要的集成光学技术。讲解硅基光波导的优势与特点，硅基光器件的设计与制造工艺，如硅基LED、硅基探测器、硅基调制器等。讨论其在高性能光互连、数据中心等领域的应用前景。 III-V族半导体集成： 介绍III-V族化合物半导体（如GaAs、InP）在光电子集成中的重要性，特别是其在高效发光器件和高频电子器件方面的优势。探讨III-V族与硅基材料的集成技术，如外延生长、键合等。 光电探测器阵列与传感器： 讲解如何设计和制造高性能的光电探测器阵列，以实现空间分辨的光信号探测。讨论在图像传感器、光谱仪、生物医学成像等领域的应用。 光通信中的集成器件： 重点分析光通信系统中常用的集成光学器件，如集成的激光器阵列、光电探测器阵列、波长选择开关（WSS）、光环形器等。介绍这些器件在光网络节点、光收发模块中的作用。 第三部分：光电子集成电路的应用与前沿 本部分将聚焦于光电子集成电路在各个领域的实际应用，并展望未来的发展趋势。 高速光通信系统： 详细介绍光电子集成电路在构建超高速、大容量光通信网络中的关键作用。探讨其在光模块、相干光通信、下一代光网络技术中的应用，如数据中心内部互连、长途骨干网等。 光计算与光互连： 介绍利用光信号进行信息处理的光计算的概念，以及光电子集成电路在实现光计算器件中的潜力，如光学神经网络、光学存储等。同时，深入探讨光互连技术如何克服电子互连瓶颈，提高计算系统的性能。 光传感与成像： 阐述光电子集成电路在构建高性能光传感器和成像系统方面的应用。包括光学指纹识别、光谱分析、生物医学成像（如OCT）、环境监测等。 人工智能与机器学习的结合： 探讨光电子集成电路在加速人工智能算法计算方面的可能性，特别是利用光学原理实现高并行度的计算，以及光电混合AI芯片的设计。 先进封装与测试技术： 讨论光电子集成电路的先进封装技术，如三维集成、共封装光学（Co-packaged Optics）等，以及为保障其性能和可靠性所必需的测试方法与设备。 未来发展趋势与挑战： 展望光电子集成电路领域的未来发展方向，包括更高集成度、更低功耗、更宽带宽、更丰富的功能。同时，探讨当前面临的技术挑战，如材料兼容性、制造精度、信号完整性、成本控制等，以及潜在的解决方案。 本书特色 结构清晰，逻辑严谨： 从基础概念到前沿应用，层层递进，脉络分明。 内容全面，覆盖广泛： 涵盖了光电子学和集成电路交叉领域的核心技术与最新进展。 理论与实践结合： 深入浅出地讲解理论原理，并穿插实际应用案例，增强可读性与启发性。 面向未来： 关注前沿技术和发展趋势，为读者指明研究方向。 本书适合高等院校光电子学、通信工程、电子科学与技术、微电子学等专业的本科生、研究生阅读，也可供相关领域的科研人员、工程师参考。通过阅读本书，读者将能够掌握光电子器件的基本原理，理解光电子集成电路的设计与制造技术，并能认识到其在现代科技和社会发展中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

让我印象深刻的是，这本书在讲述光通信技术的同时，也巧妙地融入了对未来科技趋势的展望。作者并没有将目光局限于当下的技术，而是大胆地预测了光电子和光通信领域未来的发展方向。他详细介绍了量子通信的原理和潜力，特别是量子密钥分发（QKD）的优势，以及它在信息安全领域可能带来的革命。书中还探讨了下一代光网络的发展，比如相干光通信、光子集成技术以及人工智能在光通信网络中的应用。我特别对“光子芯片”的概念感到兴奋，作者描绘了将大量光电子元器件集成到一块小小的芯片上，从而实现更高效、更低功耗的光计算和光通信。他还提到了光计算的巨大潜力，认为它有望在处理海量数据、人工智能和复杂模拟计算方面超越传统的电子计算。读完这部分内容，我感觉自己仿佛站在了科技发展的潮头，对即将到来的信息时代有了更清晰、更具象的认识。这本书不仅让我学习了现有的知识，更点燃了我对未知的好奇，让我对接下来的科技发展充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我近期阅读过的最令人振奋的科学普及读物了！虽然我不是专业背景出身，但作者用一种非常平易近人、充满故事性的方式，将光电子和光通信这两个曾经在我看来如同天书般复杂的领域，一点点展现在我的眼前。书的开篇并没有直接抛出那些枯燥的公式和理论，而是从人类对光的探索历程讲起，追溯了从古希腊人对反射和折射的初步认识，到牛顿的色散实验，再到麦克斯韦预言电磁波，最后海因里希·赫兹成功验证电磁波的存在，这一系列波澜壮阔的历史画卷，让我对科学发展的脉络有了更深刻的理解。紧接着，作者巧妙地将我们带入到“光”作为信息载体的奇妙世界。我从未想过，我们每天使用的手机信号、互联网数据，背后竟然是如此精密的“光”的语言在传递。书中对激光器的工作原理、光纤的结构和传输特性，以及光电探测器的作用，都进行了生动形象的类比和解释。例如，作者将光纤比作一条“光的隧道”，将激光器比作一个“超级发光体”，这些生动的比喻，让即使是第一次接触这些概念的读者，也能轻松理解其核心思想。书中还穿插了一些历史上的趣闻轶事，比如爱迪生灯泡的失败与成功，贝尔电话的发明，以及早期光通信的种种尝试，这些都为原本严肃的科学知识增添了不少趣味性，让我读来欲罢不能，仿佛与那些伟大的科学家们一同经历了他们的探索与发现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事方式极富感染力，作者仿佛一位经验丰富的老工程师，在娓娓道来自己毕生的所学所悟。我非常欣赏书中对一些复杂概念的“解构”能力。比如，在解释“光调制”时，作者并没有直接给出各种调制方案的数学公式，而是通过类比，将不同的调制方式比作给声音信号赋予不同的“音调”或“节奏”，让信息得以编码并传输。又比如，在介绍“光放大器”时，书中用了一个非常贴切的比喻：当信号在光纤中传输一段距离后会衰减，就像声音在空气中传播会变小，而光放大器就像一个“信号的扩音器”，将衰减的光信号重新放大，使其能够继续远距离传输。这种“举重若轻”的讲解方式，让那些晦涩难懂的专业术语变得通俗易懂，也让我在阅读过程中始终保持着轻松愉悦的心情。书中还包含了一些历史性的案例分析，比如早期光通信系统遇到的瓶颈，以及后来是如何通过技术创新来克服的，这些案例的分析，让我对工程的迭代和技术进步有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的最大惊喜，在于它对于“实践”二字的重视程度。虽然我拿到手的并不是一本教材，但它字里行间透露出的，是对实验过程的细致描述和对动手操作的鼓励。我最喜欢的部分是关于光电子器件的介绍。作者并没有停留在理论层面，而是详细讲解了LED、激光二极管、光电二极管等器件的基本结构、制造工艺以及它们在实际应用中的表现。他用了一整章的篇幅来讲述如何搭建一个简单的光通信链路，从光源的选择、调制方式的讲解，到接收端信号的放大和解码，每一步都讲解得非常到位。我尤其被书中对“自由空间光通信”的介绍所吸引，作者描绘了利用激光进行点对点通信的场景，并详细分析了环境因素（如雨雾、大气湍流）对通信质量的影响。书中的一些插图和图表，虽然是示意性的，却极具启发性，让我能够直观地理解不同器件的连接方式和信号的传输路径。我甚至能想象自己按照书中的描述，动手搭建一个简单的红外通信装置，体会信息通过光信号传输的乐趣。这种理论与实践相结合的写作方式，让我在阅读过程中，不仅增长了知识，更激发了我的好奇心和动手能力，让我对未来的科学探索充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

最令我动容的是，这本书的文字中流露出的那种对科学探索的热情和对技术创新的敬畏。作者在介绍每项技术时，都不仅仅是陈述事实，更会深入挖掘其背后的科学原理和工程挑战。比如，在谈到光纤的制造时，书中详细描述了玻璃提纯、拉丝等工艺的难度，以及如何克服材料缺陷来保证信号传输的纯净度。在讲解光电探测器时，作者不仅介绍了不同类型探测器的优缺点，还提到了科学家们为了提高探测灵敏度和响应速度所付出的艰辛努力。书中还穿插了一些小故事，讲述了某项关键技术是如何在一次次的失败和偶然中被发现或突破的。这些故事让我明白，科学的进步并非一蹴而就，而是无数次尝试、无数次跌倒再爬起的积累。这本书让我感受到了科学研究的严谨性和创造性，也让我对那些默默奉献在科研一线的工程师和科学家们充满了崇敬之情。它不仅仅是一本关于光电子和光通信的书，更是一本关于探索、关于坚持、关于梦想的书。