9787030335319 半導體光放大器及其應用 科學齣版社 黃德修,張新亮,黃黎蓉著 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃德修，張新亮，黃黎蓉著 著

圖書標籤:

• 半導體光放大器
• 光通信
• 光電子學
• 半導體物理
• 光放大器
• 科學齣版社
• 黃德修
• 張新亮
• 黃黎蓉
• 應用技術

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030335319

商品編碼：29332858541

包裝：精裝

齣版時間：2012-03-01

基本信息

書名：半導體光放大器及其應用

定價：78.00元

作者：黃德修,張新亮,黃黎蓉著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-03-01

ISBN：9787030335319

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.722kg

編輯推薦

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內容提要

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　　半導體光放大器是一種處於粒子數反轉條件下的半導體增益介質對外來光子産生受激輻射放大的光電子器件，和半導體激光器一樣，是一種小體積、高效率、低功耗和具有與其他光電子器件集成能力的器件。盡管摻鉺光縴放大器（EDFA）後來居上，在光縴通信中獲得應用，但半導體光放大器在光縴通信網絡中應用前景仍不容置疑。黃德修等編著的這本《半導體光放大器及其應用》共分9章，前4章介紹半導體光放大器的原理、器件結構、性能參數和可能産生的應用。第5章介紹半導體光放大器增益介質的不斷改進和相應的性能改善，特彆介紹低微量子材料的性能對半導體光放大器性能提高的影響。第6～8章分彆闡述半導體光放大器在全光信號處理的幾個不同方麵的應用研究結果。第9章介紹半導體光放大器作為一個重要器件參與光電子集成的關鍵技術。《半導體光放大器及其應用》可供從事半導體光放大器研究和應用的研究生或工程技術人員參考。

目錄

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序一
序二
前言
章 緒論
　1.1 半導體光放大器概述
　1.1.1 半導體光放大器的齣現和發展
　1.1.2 光縴通信的需求拉動瞭半導體光放大器的發展
　1.1.3 半導體光放大器受到光縴放大器的嚴重挑戰
　1.2 半導體光放大器的發展機遇
　1.3 半導體光放大器在光信號處理方麵的應用
　參考文獻
第2章 半導體光放大器的基本原理
　2.1 引言
　2.2 半導體物理基礎概要
　2.3 光子態密度
　2.4 半導體增益介質粒子數反轉條件與增益係數
　參考文獻
第3章 半導體光放大器的性能
　3.1 引言
　3.2 半導體光放大器的增益特性
　3.3 半導體光放大器的噪聲特性
　3.4 半導體光放大器的增益動力學
　參考文獻
第4章 半導體光放大器主要製造工藝
　4.1 概述
　4.2 減少芯片端麵剩餘反射的影響
　4.3 半導體光放大器與光縴的耦閤與封裝
　參考文獻
第5章 基於低維量子結構和應變效應的半導體光放大器
　5.1 低維量子結構
　5.1.1 超品格、量子阱、量子綫和量子點的概念
　5.1.2 超品格、量子阱、量子綫和量子點的製作
　5.1.3 量子短綫
　5.2 應變效應
　5.2.1 壓應變、張應變
　5.2.2 應變對能帶結構和增益偏振相關性的影響
　5.3 增益偏振無關的SOA
　5.3.1 增益偏振無關的應變量子阱及超品格SOA
　5.3.2 增益偏振無關的張應變體材料SOA
　5.4 量子點SOA
　5.4.1 QD SOA的特點
　5.4.2 1.3μm和1.5μm的QD SOA
　5.5 量子短綫SOA
　5.6 寬增益譜的QW SOA
　5.7 寬增益譜的QD SOA
　參考文獻
第6章 SOA中非綫.陸效應及理論分析模型
　6.1 SOA中的基本方程
　6.1.1 基本傳輸方程
　6.1.2 載流子速率方程
　6.1.3 非綫性極化過程理論描述
　6.2 SOA中的非綫性效應
　6.2.1 常用三種非綫性效應過程
　6.2.2 超快非綫性效應過程
　6.3 SOA的小信號分析解析模型
　6.3.1 Davies的小信號分析模型
　6.3.2 Mecozzi的模型
　6.3.3 Marcenac的模型
　6.4 SOA非綫性應用理論分析模型及數值求解
　6.4.1 常用SOA應用的理論模型
　6.4.2 考慮端麵反射和寬帶ASE譜的SOA動態和靜態分析模型求解
　6.5 SOA載流子恢復特性改善
　6.5.1 常規載流子恢復加速方案
　6.5.2 端麵反射率對SOA動態特性的影響
　參考文獻
第7章 基於SOA的全光波長轉換
　7.1 概述
　7.2 交叉增益調製型全光波長轉換器
　7.3 交叉相位調製型全光波長轉換器
　7.4 FWM型全光波長轉換器
　7.5 瞬態交叉相位調製型全光波長轉換器
　7.5.1 增益恢復加快機理
　7.5.2 同相和反相波長轉換的理論分析
　7.5.3 40Gbit/s同相和反相波長轉換器的實驗研究
　7.6 全光波長轉換器中濾波過程的優化
　7.6.1 優化模型
　7.6.2 實驗驗證
　參考文獻
第8章 SOA及波長轉換器的典型應用
　8.1 基於SOA的全光邏輯門
　8.1.1 基於XGM效應的全光邏輯門
　8.1.2 基於XPM效應的全光邏輯門
　8.1.3 基於SOA中T-XPM效應及FWM效應的多功能全光邏輯門
　8.1.4 基於T-XPM效應的全光加法器
　8.1.5 基於延時乾涉儀和SOA的全光小項
　8.2 基於SOA的全光碼型轉換
　8.2.1 基於XPM效應實現NRZ到RZ的碼型轉換
　8.2.2 基於SPM效應實現NRz到PRZ的碼型轉換和脈衝整形
　8.2.3 基於SOA和DI的全光碼型轉換
　8.2.4 基於SOA和DI的多信道再生型全光碼型轉換
　8.3 基於SOA的全光UWB信號産生
　8.3.1 基於SOA的XPM效應産生monocycle信號
　8.3.2 基於SOA的增益飽和特性産生monocycle信號
　8.3.3 利用XGM效應産生monocycle信號的改進方案
　8.3.4 基於SOA的超寬帶doublet産生方案
　8.4 基於SOA的微波光子學濾波器
　8.4.1 基於ASE的單級高O微波光子學濾波器
　8.4.2 基於IIR和FIR的混閤型級聯濾波器方案
　8.4.3 基於兩個IIR級聯的高Q微波光子學濾波器
　8.5 SOA的其他方麵應用概述
　8.6 SOA應用總結
　參考文獻
第9章 光電集成中的SOA
　9.1 光電集成概述
　9.1.1 光電集成概念
　9.1.2 光電集成分類
　9.1.3 光電集成的技術拱戰
　9.2 光電集成的典型製作工藝
　9.2.1 概述
　9.2.2 對接再生長
　9.2.3 選區外延生長
　9.2.4 量子阱混閤
　9.2.5 鍵閤
　9.3 光子集成中的光波導及其耦閤
　9.3.1 光子集成中的光波導
　9.3.2 有源波導和無源波導之間的耦閤
　9.4 SOA在光電集成中的應用概述
　9.5 旨在改善SOA性能的集成
　9.5.1 SOA和模斑轉換器的集成
　9.5.2 增益鉗製SOA
　9.5.3 多段式SOA
　9.6 多個SOA之間的集成
　9.6.1 SOA光開關陣列
　9.6.2 基於SOA集成的波長轉換器
　9.7 SOA與半導體激光器的集成
　9.7.1 利用SOA綫性放大作用提高LD的輸齣光功率
　9.7.2 SOA作為調製器，與LD集成構成調製光源
　9.7.3 SOA和LD集成應用在波長轉換中
　9.7.4 SOA作為光開關，消除可調諧LD波長切換中的瞬態模式
　9.8 SOA與電吸收調製器的集成
　9.9 SOA與激光器、調製器的高功能集成
　9.10 SOA與超輻射發光管的集成
　9.11 SOA與光探測器的集成
　9.12 SOA與陣列波導光柵的集成
　9.13 SOA與微環諧振器的集成
　9.13.1 微環諧振器簡介
　9.13.2 微環與SOA的集成
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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深入探索微觀世界的奧秘：半導體光放大器及其前沿應用 在信息時代飛速發展的今天，光通信技術扮演著日益重要的角色，支撐著我們日常生活的方方麵麵，從高速互聯網到全球通信網絡，再到尖端科研領域。而在這場信息傳輸的革命中，半導體光放大器（Semiconductor Optical Amplifier, SOA）以其獨特的優勢，成為瞭推動光通信性能提升的關鍵技術之一。本書將帶領讀者深入剖析半導體光放大器的核心原理，全麵審視其在各個領域的創新應用，展現這一微觀世界的奇妙器件如何重塑我們連接世界的方式。 第一部分：半導體光放大器的基礎理論與器件結構 要理解SOA的強大功能，首先需要對其內在的工作機製有深入的認識。本書將從量子力學和固體物理學的基礎齣發，詳細闡述半導體材料中載流子的特性，以及它們如何與光子相互作用，實現光的放大。我們將探究激光器與放大器的區彆，重點解析SOA的增益産生機製，包括受激輻射、吸收和自發輻射等過程。 接著，本書將詳細介紹SOA的典型器件結構。從早期的PN結摻雜結構，到如今廣泛應用的量子阱（Quantum Well, QW）、量子綫（Quantum Wire, QWIRE）和量子點（Quantum Dot, QD）等先進結構，我們將逐一分析不同結構對SOA性能的影響。特彆是量子阱結構，其二維載流子限製效應如何顯著提高增益和降低噪聲，我們將進行細緻的講解。此外，本書還將探討光柵耦閤器、脊形波導以及多層結構的優化設計，這些精巧的工程設計是如何實現高效的光注入和齣射，以及抑製多餘的損耗。 在理論層麵，我們將深入探討SOA的關鍵性能參數。包括： 小信號增益（Small-signal Gain）： 衡量放大器在弱信號輸入下，能夠將信號強度放大多少倍。我們將分析影響小信號增益的因素，如泵浦功率、阱層厚度、載流子密度以及注入載流子的能量分布等。 大信號增益（Large-signal Gain）與飽和效應： 隨著輸入信號強度的增加，SOA的增益會逐漸降低，直至達到飽和狀態。本書將詳細分析飽和增益的計算模型，以及如何通過優化結構和工作參數來抑製飽和效應，保證在強信號下也能獲得穩定的放大效果。 增益帶寬（Gain Bandwidth）： SOA能夠有效放大的光信號頻率範圍。我們將探討影響增益帶寬的因素，如材料種類、阱層結構以及載流子動力學等，並介紹如何通過設計寬帶SOA來滿足不同通信波段的需求。 噪聲係數（Noise Figure）： SOA在放大信號的同時，也會引入自身的噪聲，這會影響信號的質量。本書將詳細分析SOA的噪聲來源，包括自發輻射放大（ASE）噪聲、拍頻噪聲（Shot Noise）和熱噪聲等，並介紹降低噪聲係數的策略，如優化結構設計、采用特殊增益材料等。 偏振相關損耗（Polarization Dependent Loss, PDL）與偏振相關增益（Polarization Dependent Gain, PDG）： SOA的增益和損耗可能隨著輸入光信號的偏振態而變化，這會對偏振復用等高級通信技術造成影響。本書將深入研究PDL和PDG的産生機理，並介紹抑製其影響的方法，如設計偏振無關的SOA結構。 交叉增益調製（Cross-Gain Modulation, XGM）與交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM）： 在多路復用係統中，一個通道的信號變化可能會影響到其他通道的增益和相位，這被稱為XGM和XPM效應。本書將詳細分析這些非綫性效應的産生機理，以及它們在光開關、光復用等應用中的作用，並探討如何減弱這些效應。 第二部分：半導體光放大器的前沿應用領域 SOA憑藉其緊湊的體積、低功耗、易於集成以及可實現的光電信號轉換等優勢，已經在眾多領域展現齣強大的生命力。本書將聚焦SOA在以下幾個關鍵前沿領域的創新應用： 1. 光通信網絡中的核心組件： 光信號放大： 這是SOA最基礎也是最重要的應用。在長距離光縴通信係統中，光信號在傳輸過程中會發生衰減，SOA能夠有效地補償這種衰減，延長信號傳輸距離，提高通信係統的容量和可靠性。本書將詳細介紹SOA在各種光通信網絡架構中的部署方式，如中繼放大、前嚮糾錯（FEC）配閤放大以及光綫路監控等。 光開關與調製器： SOA的非綫性特性，特彆是XGM效應，使其成為實現高速光開關和光調製器的理想選擇。通過控製一個泵浦光信號的強弱，可以改變另一個信號的增益，從而實現信號的開關和信息編碼。本書將深入探討基於SOA的光邏輯門、光緩衝器以及各種高速光調製格式的實現原理。 光復用與解復用（WDM/DWDM）： 在密集波分復用（DWDM）係統中，SOA可以用於補償不同波長信道的損耗，確保信號的均衡傳輸。同時，SOA的非綫性效應還可以用於實現光復用和解復用，進一步提高頻譜利用率。本書將介紹SOA在DWDM係統中的優化配置和性能提升策略。 光采樣與時鍾恢復： SOA的高速響應特性使其能夠被用於高精度光采樣和時鍾恢復。在高速光通信係統中，精確的時鍾信號對於信號的正確解調至關重要，SOA在這方麵發揮著關鍵作用。 2. 光計算與光信息處理： 全光邏輯門與運算單元： 隨著對信息處理速度需求的不斷提高，光計算逐漸成為下一代計算技術的研究熱點。SOA的非綫性效應可以被用來構建全光邏輯門，實現二進製邏輯運算。本書將展示如何利用SOA構建各種基本邏輯門（AND, OR, XOR等），以及進一步構建更復雜的算術邏輯單元（ALU）和存儲器。 光神經網絡與機器學習： SOA的並行處理能力和低延遲特性，使其有望成為構建光學神經網絡和實現光子機器學習的基礎。本書將探討SOA在加速神經網絡訓練、實現模式識彆以及處理大規模數據方麵的潛力。 光存儲與重寫： SOA的瞬態特性和可調增益，使其在光存儲和數據重寫方麵也展現齣應用前景。通過精巧的結構設計，可以利用SOA實現高密度、高速的光存儲。 3. 傳感、測量與成像領域： 高精度光縴傳感器： SOA可以作為傳感網絡的信號放大器，提高傳感信號的信噪比，從而實現對溫度、壓力、應變等物理量的更精確測量。本書將介紹SOA在分布式傳感、乾涉測量等領域的應用。 生物醫學成像： SOA的高靈敏度和低噪聲特性，使其在光學相乾斷層掃描（OCT）等生物醫學成像技術中具有重要應用。它可以提高成像深度和分辨率，為疾病診斷提供更清晰的圖像。 激光雷達（LiDAR）與測距： SOA可以用於提高激光雷達係統的探測靈敏度，擴展其探測範圍，並支持更復雜的目標識彆和環境感知。 4. 光電子集成與下一代通信技術： 矽光子集成： SOA與矽光子技術的結閤，是實現高性能、低成本光電子集成電路的關鍵。本書將探討如何將SOA集成到矽波導平颱上，實現緊湊、高效的光源、調製器和放大器。 量子通信與量子計算： 在量子信息科學領域，SOA的超快響應和低噪聲特性使其成為製備、操控和探測量子比特的潛在工具。本書將展望SOA在量子通信協議（如量子密鑰分發）和量子計算原型機中的應用。 太赫茲（THz）波器件： SOA的載流子動力學特性也使其在探索太赫茲波的産生、探測和調控方麵具有一定的應用潛力。 第三部分：SOA的設計、製造與未來展望 本書在深入探討SOA理論和應用的同時，還將觸及SOA的設計、製造和封裝等實際工程問題。我們將介紹當前主流的SOA設計工具和仿真方法，以及半導體材料外延生長、器件光刻、刻蝕、金屬化等關鍵製造工藝。同時，我們還將討論SOA在實際應用中麵臨的挑戰，例如熱管理、可靠性、成本控製以及與其他光電子器件的集成等問題。 最後，本書將對半導體光放大器的未來發展趨勢進行展望。隨著材料科學、納米技術和集成技術的發展，我們期待更加高效、多功能、低成本的SOA器件不斷湧現。例如，量子點SOA有望實現更寬的增益帶寬和更低的噪聲；寬帶SOA將滿足未來更高密度光通信的需求；而與人工智能的結閤，將可能催生齣更智能化的光信號處理係統。 本書旨在為從事光電子學、通信工程、材料科學以及相關交叉學科的研究人員、工程師和學生提供一本全麵、深入的學習資源。通過對半導體光放大器原理和應用的深入解讀，我們希望能激發讀者對這一微觀世界奇妙器件的興趣，並為未來的技術創新提供堅實的理論基礎和前沿的視野。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，深邃的藍色背景搭配書名和作者的金色字體，予人一種專業而嚴謹的視覺感受。我一直對光電技術的最新進展非常感興趣，尤其是在通信和數據傳輸領域，半導體光放大器扮演著至關重要的角色。雖然我還沒有來得及深入閱讀本書的具體內容，但僅從其齣版機構——科學齣版社——以及作者的學術背景，我便對這本書的專業性和權威性充滿瞭期待。科學齣版社在國內科技圖書齣版領域享有盛譽，其齣版的圖書往往經過嚴格的審稿和編輯流程，內容紮實，學術價值高。而“黃德修、張新亮、黃黎蓉”這幾位作者的名字，也讓我聯想到他們在半導體光電子領域的深厚造詣和豐富經驗。我設想，這本書很可能涵蓋瞭半導體光放大器的基本原理、不同類型的光放大器（如EDFA、SOA等）的結構與特性，以及它們在光縴通信係統、光網絡、乃至某些前沿科學研究中的實際應用案例。我尤其好奇作者們會如何深入淺齣地解釋那些復雜的物理概念和工程實現細節，例如增益機製、噪聲特性、非綫性效應等。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我這樣的初入光電子技術領域的科研人員來說，無疑是一份寶貴的禮物。在日常工作中，我經常需要接觸到與光信號處理相關的設備和技術，而半導體光放大器作為其中的關鍵組成部分，其性能的好壞直接影響到整個係統的效率和穩定性。我一直想找到一本能夠係統性地介紹不同光放大器的工作原理、製造工藝以及性能優化方法的書籍。這本書的副標題“及其應用”更是抓住瞭我的痛點，我希望書中能夠列舉大量的實際案例，說明在不同應用領域（例如，海底光纜通信、數據中心互聯、衛星通信等）中，如何根據具體需求來選擇和設計閤適的光放大器。我非常關注書中對於新型半導體光放大器的介紹，比如量子點光放大器、矽基光放大器等，這些是否已經在書中得到瞭詳細的闡述？同時，關於光放大器的集成化和小型化發展趨勢，書中是否也有相關的討論和展望？

評分☆☆☆☆☆

對於從事光通信係統設計工作的我而言，選擇閤適的半導體光放大器是項目成功的關鍵之一。市場上的産品琳琅滿目，但要真正理解它們的內在機製、性能差異以及最佳匹配方案，一本權威的書籍必不可少。《半導體光放大器及其應用》這個標題，直接擊中瞭我的專業需求。我期待這本書能夠深入探討不同半導體材料（如InP、GaAs等）在製造光放大器時的特點，以及由此衍生的不同結構（如DFB-LA、SOA等）的優缺點。在應用層麵，我非常希望能看到書中對光放大器在長距離、大容量光通信係統中的具體設計考量，包括如何優化增益平坦度、如何抑製噪聲和串擾，以及如何與EDFA等其他放大器協同工作。此外，對於新興的光網絡架構，如WDM/DWDM係統，這本書是否能提供有關光放大器部署和管理的策略建議，這將極大地幫助我提升工作效率和係統性能。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對光存儲和光傳感技術充滿好奇的業餘愛好者，雖然我的專業背景並非光電子，但每當看到那些能夠瞬間傳輸海量數據的光縴網絡，或是能夠精確測量微小變化的傳感器，都讓我驚嘆於科技的魅力。《半導體光放大器及其應用》這本書名，在我的眼中，仿佛開啓瞭一扇通往神秘光世界的大門。我設想，書中會用相對易懂的語言，為我這樣的非專業讀者解釋半導體光放大器是如何工作的，它是如何在微觀層麵放大光信號的？我又想，書中會不會提及一些與光存儲技術相關的應用，比如在某些高速光盤刻錄或數據讀取係統中，光放大器是否能夠發揮作用？或者是在高靈敏度的光傳感設備中，光放大器又扮演著怎樣的角色？我希望能從這本書中，瞭解光放大器在提升數據傳輸速度、降低信號損耗方麵的貢獻，並窺探其在未來更多創新性應用中的潛力。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子工程專業的學生，我一直渴望找到一本能夠係統梳理半導體光放大器發展脈絡並剖析其未來趨勢的權威著作。讀過一些零散的文獻和教材，我對這個領域有瞭初步的瞭解，但總覺得缺乏一條清晰的主綫。《半導體光放大器及其應用》這個書名本身就勾起瞭我的濃厚興趣，它不僅點明瞭核心技術，還強調瞭其“應用”的重要性。我猜測這本書會從基礎理論齣發，逐步深入到各種實際應用場景，比如在長距離光通信中如何剋服信號衰減，在光交換網絡中如何實現信號的路由和增益，甚至在某些特殊的光譜應用中，光放大器又會展現齣怎樣的獨特性能。我非常期待書中能夠詳細介紹不同類型光放大器的優勢與劣勢對比，以及它們在不同應用場景下的最佳選擇策略。此外，對於光放大器性能的錶徵參數，如增益、噪聲係數、飽和光功率等，書中是否能給齣清晰的定義和測量方法，也讓我頗為期待。