半導體光放大器及其應用 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
• 光放大器
• 半導體
• 光通信
• 光電子學
• 集成光學
• 放大器設計
• 通信工程
• 光縴通信
• 器件物理

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030335319

商品編碼：29621901350

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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作者介紹

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文摘

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序言

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《半導體光放大器及其應用》 前言 在信息爆炸的時代，光通信作為信息傳輸的基石，其發展速度和技術革新從未停歇。作為光通信網絡中不可或缺的核心器件之一，半導體光放大器（Semiconductor Optical Amplifier, SOA）以其獨特的優勢，在提高信號傳輸距離、實現網絡功能以及拓展通信帶寬等方麵扮演著至關重要的角色。本書旨在深入探討半導體光放大器的基本原理、關鍵技術、設計製造以及在現代光通信係統中的廣泛應用，為相關領域的科研人員、工程師和學生提供一份詳實的技術參考。 第一章：光放大器的基本概念與發展曆程 在進入半導體光放大器這一具體領域之前，首先需要建立對光放大器整體的認知。本章將從基礎的光放大原理齣發，介紹光放大器的定義、分類以及其在光通信中的核心作用。我們將迴顧光放大技術的發展曆程，從早期的摻鉺光縴放大器（EDFA）的齣現及其革命性影響，到其他類型光放大器的不斷湧現，最終引齣半導體光放大器作為一種重要分支的地位。我們將對比不同類型光放大器的優缺點，闡述SOA在某些特定場景下的不可替代性，為後續章節深入探討SOA奠定堅實的基礎。 第二章：半導體光放大器的基本原理 本章將聚焦於半導體光放大器（SOA）的核心工作機製。我們將從半導體材料的能帶理論入手，詳細解釋增益的産生過程。通過深入剖析粒子數反轉、受激輻射以及自發輻射等關鍵物理過程，揭示SOA如何實現對輸入光信號的放大。我們將介紹SOA的典型結構，包括增益介質（如InGaAsP/InP、AlGaAs/GaAs等材料係）、注入區、齣射區以及反射塗層或分布式布拉格反射器（DBR）等組成部分。此外，本章還將探討影響SOA性能的關鍵參數，例如增益係數、飽和光功率、噪聲係數、放大帶寬以及偏振相關損耗等，並分析這些參數之間的相互關係。 第三章：SOA的結構設計與增益機製 在本章中，我們將進一步深入探討SOA的結構設計和優化。我們將詳細介紹不同類型的SOA結構，包括直波導SOA（SOA-WG）、分布式反饋SOA（DFB-SOA）、以及多通道SOA等。針對每種結構，我們將分析其設計理念、製造工藝以及各自的優劣勢。重點將放在增益機製的進一步細化上，包括載流子動力學、光增益的頻率依賴性、以及如何通過材料選擇和結構設計來優化增益譜和增益平坦度。本章還將觸及ASE（Amplified Spontaneous Emission）噪聲的産生機理及其對信號質量的影響，並介紹抑製ASE的方法，例如通過優化結構參數或使用窄帶濾波器。 第四章：SOA的製造工藝與材料選擇 高質量的SOA離不開先進的製造工藝和閤適的材料選擇。本章將詳細闡述SOA的典型製造流程，包括外延生長、光刻、刻蝕、摻雜、金屬化以及封裝等關鍵步驟。我們將重點介紹在不同材料體係（如InP基、GaAs基）下，用於製造SOA的特種半導體材料的特性，以及它們如何影響SOA的性能指標，如增益、飽和功率、噪聲特性和工作波長。此外，本章還將討論製造過程中的一些關鍵挑戰，例如缺陷控製、錶麵形貌優化、以及如何實現高性能器件的大規模生産。 第五章：SOA的性能優化與關鍵技術 為瞭滿足日益增長的光通信需求，持續對SOA進行性能優化至關重要。本章將深入探討提高SOA性能的關鍵技術。我們將討論如何通過優化注入電流密度、器件長度、增益材料厚度以及錶麵減反射塗層等參數來最大化增益，同時抑製ASE。本章還將重點介紹提高SOA飽和光功率的技術，包括采用寬光譜增益材料、優化載流子分布以及設計多段增益區等。此外，偏振無關SOA（Polarization-Insensitive SOA）的設計和實現是另一個重要議題，我們將探討多種解決方案，例如使用非對稱量子阱、多層結構或集成偏振分離器/閤並器等。 第六章：SOA在光通信網絡中的應用 本章將是本書的核心應用部分，詳細闡述SOA在現代光通信網絡中的廣泛應用。我們將從基礎的信號放大應用齣發，介紹SOA如何作為中繼放大器，有效延長光信號的傳輸距離，剋服光縴損耗。隨後，我們將深入探討SOA在實現網絡功能方麵的獨特優勢。 信號再生與整形： SOA可以用於將衰減的光信號進行放大，恢復其原始強度。更重要的是，SOA的非綫性特性可以被用來實現信號的再生和整形，例如通過其“記憶效應”或與外部腔耦閤來實現對信號的再生。 波長轉換： SOA的四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）效應是實現波長轉換的重要機製。本章將詳細介紹基於FWM的SOA波長轉換原理，以及其在動態波長分配和網絡重構中的應用。 光開關與調製器： SOA的增益可以被外部光信號或電信號控製，從而實現高速光開關和調製功能。我們將探討基於SOA的交叉連接（cross-connect）和多播（multicast）應用，以及它們在靈活網絡中的作用。 多通道復用： 隨著通信需求的不斷增長，多通道復用技術變得尤為重要。本章將介紹SOA在波分復用（WDM）和時分復用（TDM）係統中的作用，包括作為放大器、波長選擇開關以及在光分組交換中的應用。 光分組交換： 在分組交換網絡中，SOA可以用於實現高速、無阻塞的光分組交換，提高網絡效率。我們將探討SOA在光分組路由、存儲和轉發等方麵的應用。 接入網和城域網： SOA在降低成本和提高性能方麵，在接入網和城域網中也展現齣巨大的潛力，例如作為無源光網絡（PON）中的放大器或在光縴到戶（FTTH）解決方案中的應用。 第七章：SOA與EDFA的比較及協同應用 盡管SOA在許多方麵錶現齣色，但與成熟的摻鉺光縴放大器（EDFA）相比，它們各有優勢。本章將對SOA和EDFA進行詳細的比較分析，從增益、帶寬、噪聲、集成度、成本以及特定應用場景等方麵進行對比。我們將探討SOA在小型化、集成化以及實現特定網絡功能方麵的優勢，而EDFA在長距離傳輸中具有更低的噪聲和更高的輸齣功率。此外，本章還將探討SOA和EDFA的協同應用，例如在混閤網絡架構中，利用各自的優勢實現更優化的網絡性能。 第八章：SOA在非綫性光學及前沿應用中的探索 除瞭傳統的通信應用，SOA在非綫性光學領域和一些前沿技術中也展現齣巨大的潛力。本章將介紹SOA的非綫性效應，如自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）和四波混頻（FWM）等，以及它們如何被用於實現更復雜的光學處理功能。我們將探索SOA在相乾光通信、光計算、光存儲以及超快光譜學等新興領域的應用前景。例如，SOA的寬增益譜使其在超連續譜産生中具有潛在作用，而其快速的響應時間也為高速光信號處理提供瞭可能。 第九章：SOA性能的測試與評估方法 對SOA進行準確的性能測試和評估是保證其在實際應用中可靠性的重要環節。本章將介紹SOA性能測試的標準方法和關鍵指標。我們將詳細講解如何測量SOA的增益、飽和功率、噪聲係數、ASE功率譜密度、偏振相關增益（PDG）、以及動態特性（如響應時間和瞬態增益變化）等。本章還將介紹常用的測試儀器和設備，以及在不同工作條件下進行測試的注意事項。 第十章：未來發展趨勢與展望 隨著光通信技術的不斷進步，SOA的未來發展充滿機遇。本章將對SOA的未來發展趨勢進行展望。我們將探討如何進一步提高SOA的增益、降低噪聲、拓寬帶寬以及提高飽和功率。對新型材料體係、新型器件結構以及先進製造工藝的探索將是未來的重點。此外，SOA與其它光電子器件（如VCSEL、探測器）的集成，以及在下一代光網絡（如5G/6G通信、數據中心互聯、量子通信）中的潛在應用也將是重要的研究方嚮。我們還將討論如何通過先進的算法和控製技術，進一步挖掘SOA在智能光網絡中的潛力。 結論 半導體光放大器作為一種關鍵的光電子器件，在現代光通信網絡中扮演著不可或缺的角色。本書從基本原理到具體應用，再到前沿探索，係統地闡述瞭SOA的方方麵麵。通過對本書的學習，讀者將能夠深入理解SOA的工作機製，掌握其性能優化技術，並對其在光通信網絡中的廣泛應用有全麵的認識。我們相信，隨著技術的不斷進步，SOA將在未來的信息社會中發揮越來越重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在光學通信行業工作的工程師，對於如何提高數據傳輸速率、降低通信成本以及提升通信係統的整體性能，一直有著深入的研究。我希望這本書能夠在這方麵為我帶來一些新的思路和解決方案。我特彆關注如何利用先進的半導體光器件來實現更高效、更靈活的光信號調製、解調以及路由。例如，在高速調製方麵，書中是否會介紹新型調製器，如電吸收調製器（EAM）、馬赫-曾德爾調製器（MZM）或者矽光調製器，以及它們的工作原理、性能優勢和發展趨勢？在光信號處理方麵，我希望瞭解如何利用半導體光放大器或者其他光有源器件來實現信號的增益、整形或者復用。此外，對於未來光通信網絡的發展方嚮，比如相乾光通信、光子集成芯片以及下一代光互連技術，書中是否有相關的探討和展望？我希望這本書能夠為我提供一些實用的技術見解，幫助我解決工作中遇到的實際問題，並為我未來的職業發展指明方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對新材料和新技術充滿好奇的科研工作者，對於能夠引領行業發展方嚮的突破性成果，總是抱有極大的熱情。我希望這本書能夠在我對半導體光學領域現有的認知基礎上，提供一些全新的視角和前沿的研究動態。尤其是在器件的性能提升方麵，我非常關注如何通過材料創新來剋服現有技術的瓶頸。例如，在高功率輸齣、低損耗傳輸以及寬光譜響應等方麵，新的半導體材料，如寬禁帶半導體、鈣鈦礦或者有機半導體，是否展現齣瞭獨特的優勢？書中是否會介紹這些新型材料的製備方法、特性以及在實際器件中的應用案例？我更希望看到一些關於器件結構設計優化的討論，比如如何通過多層結構、錶麵改性或者光子晶體技術來提升光提取效率、降低散射損耗，或者實現特定波長的精確控製。此外，對於器件的穩定性、可靠性以及集成度的提升，我也十分感興趣。這本書能否為我提供一些關於如何設計和製備高性能、高穩定性的半導體光電器件的寶貴經驗和技術指導？

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸半導體光電器件的學生，對於這個領域還處於一個初步瞭解的階段。我希望這本書能夠以一種循序漸進的方式，幫助我建立起對這個領域的係統性認識。我希望它能夠從最基本的概念開始，逐步深入到各個關鍵技術和應用方嚮。例如，在半導體材料的能帶理論方麵，我希望能夠看到清晰的解釋，理解不同材料的能帶結構如何影響其光學和電學性質。對於PN結、PIN結等基本器件結構，希望能夠有詳盡的介紹，包括它們的形成原理、工作機製以及在光電器件中的作用。我更期待書中能夠介紹一些典型的半導體光電器件，比如LED、激光器、光電二極管等，詳細闡述它們的設計原理、製造工藝以及應用場景。我希望這本書能夠成為我入門的敲門磚，為我未來的學習和研究打下堅實的基礎。如果書中能夠包含一些相關的實驗案例或者仿真分析，那對於我的理解將會有極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給我留下瞭深刻的印象，封麵上抽象的藍色光綫交織，仿佛預示著書中蘊含的無限可能。拿到手裏，紙張的觸感細膩而厚實，散發著淡淡的油墨香，讓人忍不住想要立即翻閱。我非常期待這本書能為我打開一個全新的視野，尤其是在那些我原本認為已經觸及天花闆的領域。例如，我一直對微納光學器件的製備工藝非常感興趣，特彆是那些能夠實現超高空間分辨率和超快響應速度的材料和結構。如果書中能夠深入探討新型納米材料在光子集成方麵的潛力，比如金屬納米結構、量子點或者二維材料，以及它們如何被巧妙地集成到微腔或波導結構中，來提升器件的性能，那就太棒瞭。此外，對於光信號的調控機製，尤其是如何實現高效率、低功耗的信號轉換和傳輸，也是我特彆關注的。書中是否有關於新型調製器、開關或者耦閤器的設計原理和實驗驗證的章節？我更希望看到一些前沿的、尚未完全成熟但充滿潛力的研究方嚮，而非僅僅是現有的成熟技術介紹。畢竟，作為一名求知若渴的讀者，我渴望的是能夠激發我思考、拓展我思路的內容。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在光學領域摸爬滾打多年的工程師，平時接觸最多的就是一些應用型的知識，對於那些更偏嚮理論和基礎原理的書籍，總是抱著一種既期待又有些畏懼的心態。我希望這本書能夠在這方麵有所突破，能夠以一種易於理解的方式，將一些復雜的物理現象和數學模型展現齣來。比如，在光與物質相互作用的原理方麵，我希望能夠看到更直觀的解釋，而非枯燥的公式推導。如果書中能結閤一些生動的比喻或者圖示，來闡述光子的吸收、發射、激發以及能量轉移等過程，那就再好不過瞭。另外，我特彆好奇書中是否會對一些經典的物理模型進行重新審視，或者提齣新的視角。例如，對於一些量子光學現象，雖然我已經有所瞭解，但總覺得能夠有更深入的理解。如果書中能夠提供一些關於量子相乾性、量子糾纏在光子器件中的應用，甚至是一些未來可能實現的量子計算或量子通信基礎原理的探討，那將是對我工作和研究的一次巨大啓發。我希望這本書能夠填補我在理論深度上的空白，讓我能夠從更根本的層麵理解光學器件的工作機製。