聚閤物光開關器件物理(精)/當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄭傳濤，馬春生 著

圖書標籤:

• 聚閤物光開關
• 光開關器件
• 聚閤物材料
• 光電子學
• 器件物理
• 光學
• 材料科學
• 當代科學技術
• 理論研究
• 前沿問題

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齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312035654

商品編碼：29729381039

包裝：精裝

齣版時間：2015-01-01

基本信息

書名:聚閤物光開關器件物理(精)/當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書

定價：78.00元

售價：53.0元,便宜25.0元,摺扣67

作者:鄭傳濤,馬春生

齣版社：中國科學技術大學齣版社

齣版日期：2015-01-01

ISBN：9787312035654

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版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

《聚閤物光開關器件物理 (精)》主要闡述瞭光開關的波導和電極的分析及設計 理論，優化設計瞭一般結構的電光開關、改進結構的 電光開關、寬光譜電光開關、波長選擇性電光開關、 高速電光開關、有機／無機混閤波導熱開關，同時給 齣瞭電光開關的時頻域分析理論和模擬方法等。
　　本書可作為導波光學、集成光學、光電子學、物 理電子學等專業科研工作者和工程技術人員的參考用 書，同時也可作為相關專業研究生的教學用書。

目錄

序言
緒言
章 光開關技術
1.1 光開關技術應用
1.2 光開關技術基礎
1.3 光開關技術分類
1.4 基於無機電光晶體材料的光開關技術
1.4.1 電光晶體光開關
1.4.2 電光晶體光開關陣列
1.4.3 製備工藝
1.4.4 關鍵技術
1.4.5 基本開關單元的性能指標
1.4.6 光開關陣列的設計關鍵
1.5 基於化閤物半導體材料的光開關技術
1.6 基於光摺變效應的光開關技術
1.7 光開關設計理論與模擬方法
1.8 基於極化聚閤物材料的波導電光開關技術
1.8.1 極化聚閤物電光材料
1.8.2 極化聚閤物電光材料的研究進展
1.8.3 極化聚閤物波導電光開關
1.9 熱控光機製下的光開關技術
1.9.1 SOI熱光開關
1.9.2 聚閤物熱光開關
1.10 光開關的發展趨勢
第2章 光開關的波導結構及模式分析
2.1 光波導材料的損耗錶徵
2.1.1 非金屬介質材料的損耗錶徵
2.1.2 金屬介質的復介電常數和光頻特性
2.2 光開關的波導結構及參數
2.2.1 波導結構
2.2.2 傳輸模式
2.2.3 分析方法
2.3 高摺射率襯底上的非對稱五層平闆波導
2.3.1 TM模式的特徵方程
2.3.2 襯底的泄露損耗
2.4 介質吸收型脊形波導
2.4.1 零級近似求實傳播常數
2.4.2 一級近似求振幅衰減係數
2.5 單金屬包層型非對稱六層平闆波導
2.5.1 零級近似求解TM模傳播常數
2.5.2 一級近似求解TM模振幅衰減係數
2.5.3 TE模式的特性分析
2.6 雙金屬包層型非對稱七層平闆波導
2.6.1 零級近似求解TM模傳播常數
2.6.2 一級近似求解TM模振幅衰減係數
2.6.3 TE模式的特性分析
2.7 金屬包層型脊形波導
2.7.1 單金屬包層型脊形波導的□模式分析
2.7.2 單金屬包層型脊形波導的□模式分析
2.7.3 雙金屬包層型脊形波導的□及□模式分析
2.8 脊形波導的等效分析
2.8.1 脊形波導的等效摺射率分析法
2.8.2 脊形波導的近似等效光波電場分布
……
第3章 行波電極結構及其分析理論
第4章 傳統結構極化聚閤物電光開關
第5章 聚閤物寬光譜電光開關
第6章 周期化波長選擇性光開關
第7章 行波電極高速電光開關及其時頻域分析
第8章 聚閤物熱光開關
參考文獻

作者介紹

　　鄭傳濤 1982年生，吉林大學電子科學與工程學院副教授，碩士生導師。先後於2005年、2007年、2010年獲得吉林大學學士、碩士、博士@0-。主要從事導波光學與光電子器件、光電檢測技術與係統方麵的研究工作，主持省部級科研項目近10項，申請發明4項，發錶(或通信)署名的SCI、El論文共80餘篇，作為獲奬人，獲2014年吉林省自然科學學術成果二等奬。 馬春生1945年生，吉林大學電子科學與工程學院教授，博士生導師。多年來一直從事集成光電子學與導波光學理論和光電子器件的研究工作，負責完成和省部級科研項目多項，兩次獲得教育部科技進步奬，在國內外刊物發錶學術論文200餘篇，其中有100餘篇被SCI檢索。

文摘

序言

好的，這是為您準備的圖書簡介，重點在於闡述“聚閤物光開關器件物理”這一領域的核心概念、研究進展、挑戰與未來展望，而非直接介紹您的具體著作內容。 聚閤物光開關器件物理：開啓信息傳輸與處理的新維度 在信息爆炸的時代，對數據傳輸速度、存儲容量以及信息處理能力的追求從未止步。光，以其速度快、帶寬大、損耗低等得天獨厚的優勢，早已成為信息傳遞的理想載體。而如何高效、靈活地控製光信號的流嚮、強度乃至極化狀態，正是光電子學領域麵臨的關鍵挑戰。在此背景下，聚閤物光開關器件的物理原理研究，憑藉其獨特的材料特性、可加工性以及在集成化方麵的巨大潛力，正日益成為前沿科學研究的熱點，預示著信息科學與工程技術跨入一個嶄新的時代。 一、 光開關的基石：物理原理與核心機製 光開關，顧名思義，是一種能夠根據外部信號（如電信號、光信號、溫度、壓力等）的控製，實現光信號“通”與“斷”或“路由”功能的器件。其核心在於對光與物質相互作用機製的深刻理解與巧妙運用。在聚閤物光開關的範疇內，這些機製主要體現在以下幾個方麵： 摺射率調控： 光在介質中的傳播速度與其摺射率密切相關。通過改變聚閤物材料的摺射率，可以直接影響光的傳播路徑。聚閤物光開關通常利用電光效應（如波導中的電場引起聚閤物極化，從而改變摺射率）、熱光效應（如溫度變化導緻聚閤物體積膨脹或收縮，進而改變摺射率）或非綫性光學效應（如高強度光場本身能夠誘導材料摺射率的變化）來實現摺射率的動態調控。這種摺射率的變化，能夠引導光信號在器件內部進行轉嚮、分光或閤光，從而實現開關功能。 吸收與透射控製： 某些聚閤物材料具有可調控的光吸收特性。通過外部刺激，可以改變材料對特定波長光的吸收能力，從而控製光的透射。例如，某些光緻變色聚閤物在特定波長光照射下會發生分子結構變化，進而改變其在可見光或近紅外區域的吸收譜。這種機製常用於實現光信號的“屏蔽”或“穿透”，達到開關的目的。 光緻形變與衍射： 特殊設計的聚閤物材料，如含有偶氮苯等光響應基團的聚閤物，在光照下會發生分子取嚮的變化，導緻宏觀形變。這種形變能夠改變錶麵的衍射特性，從而實現對光的衍射角度或衍射效率的控製，實現對光信號的路由。 耦閤與乾涉： 在集成化的波導結構中，聚閤物光開關常常利用改變相鄰波導之間的耦閤係數或乾涉效應來控製光信號的傳輸。例如，通過精確控製波導間的距離或介質的摺射率，可以在不同波導之間實現光信號的定嚮耦閤，從而實現信號的“選擇性”傳輸。 二、 聚閤物的優勢：為何是聚閤物？ 在眾多光開關材料中，聚閤物之所以脫穎而齣，並成為研究的熱點，源於其一係列獨特的優勢： 優異的可加工性與集成能力： 聚閤物材料可以通過溶液法（如鏇塗、印刷、噴墨打印等）或熔融加工等多種低成本、大麵積的加工技術進行製備。這使得聚閤物光開關器件能夠方便地集成到柔性基闆上，實現大尺寸、大規模的陣列化，以及與現有微電子技術的兼容，為構建全光集成電路提供瞭可能性。 豐富的材料設計空間： 聚閤物的分子結構具有極高的設計自由度，可以通過共聚、接枝、摻雜等方式，引入各種功能性基團，賦予材料特定的光學、電學、熱學性能。這使得研究人員能夠根據具體應用需求，定製開發具有特定響應速度、工作波長、開關比、損耗等特性的聚閤物材料。 良好的機械性能與環境穩定性： 許多聚閤物材料具有良好的柔韌性、抗衝擊性和耐化學腐蝕性，這使得基於聚閤物的光開關器件在復雜的工作環境下仍能保持穩定運行。同時，某些聚閤物在光學透明度、低光學損耗方麵也錶現齣色，是構建高性能光器件的關鍵。 成本效益： 相較於傳統的無機半導體材料，聚閤物材料的閤成成本較低，且加工工藝簡單，這有望大大降低光電子器件的製造成本，加速其在通信、計算、傳感等領域的商業化應用。 三、 當前研究前沿與關鍵技術挑戰 盡管聚閤物光開關器件展現齣巨大的潛力，但要實現其廣泛應用，仍麵臨諸多關鍵的技術挑戰： 響應速度的提升： 許多聚閤物材料的響應速度受限於分子重排或熱傳導過程，與無機半導體光開關相比仍有差距。開發具有更快響應速度的聚閤物材料，例如通過引入光緻異構化效率更高的分子、優化材料結構以加速能量傳遞，是提升器件性能的關鍵。 開關比與插入損耗的優化： 高的開關比（即“通”態與“斷”態的信號強度差異）和低的插入損耗（即信號在器件中傳輸時的能量損失）是衡量光開關性能的重要指標。需要設計新型的器件結構和材料體係，以同時實現這兩個指標的最優。 可靠性與耐久性： 聚閤物材料在長期工作過程中可能麵臨光老化、熱穩定性不足、機械疲勞等問題。提高材料的穩定性，開發更可靠的封裝技術，是確保器件長期穩定運行的關鍵。 集成與互連： 如何將聚閤物光開關器件與其他光學、電子元器件高效地集成到一個係統中，實現光電信號的無縫轉換與傳輸，是實現復雜光信息處理功能的重要環節。這涉及到波導耦閤、光電接口設計、封裝技術等多個方麵。 新型功能的設計： 除瞭基本的開關功能，對具有更復雜光信號處理能力（如多通道切換、偏振控製、頻率選擇性開關等）的聚閤物光開關器件的探索，也是當前研究的重要方嚮。例如，利用手性聚閤物實現偏振控製，或利用液晶聚閤物實現寬帶可調的衍射。 四、 未來展望：賦能下一代信息技術 聚閤物光開關器件的物理原理研究，不僅在基礎科學層麵深化瞭我們對光與物質相互作用的認識，更在應用層麵為下一代信息技術的發展描繪瞭令人振奮的藍圖： 下一代通信網絡： 在光通信領域，高密度、低功耗、可重構的光開關是構建高效光交換網絡、光分組交換以及光路由器的核心。聚閤物光開關憑藉其易於集成和低成本的優勢，有望在數據中心、城域網等領域實現廣泛應用，提升網絡帶寬與靈活性。 光計算與類腦計算： 光計算利用光的並行處理能力，有望在特定計算任務上超越傳統電子計算。聚閤物光開關作為實現光邏輯門、光存儲單元的基礎，為構建光學計算機提供瞭可能。此外，其模擬生物神經元連接的潛力，也為類腦計算的研究提供瞭新的方嚮。 柔性與可穿戴電子器件： 聚閤物材料的可彎麯性與可拉伸性，使得基於聚閤物的光開關器件能夠與柔性基闆完美結閤，開闢瞭智能紡織品、生物傳感器、柔性顯示等新興應用領域。 先進傳感與成像： 聚閤物光開關在傳感領域可以用於構建高靈敏度、選擇性的光學傳感器，用於環境監測、生物醫學檢測等。在成像領域，其可調控的光學特性也為超分辨率成像、計算成像等先進技術提供瞭新的工具。 總之，聚閤物光開關器件的物理原理研究，是一個充滿活力與創新潛力的交叉學科領域。隨著材料科學、光學工程、微納加工技術的不斷進步，以及對光與物質相互作用機製理解的日益深入，我們有理由相信，聚閤物光開關必將在未來的信息時代扮演越來越重要的角色，為人類社會的信息化進程注入源源不斷的新動能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的論述邏輯嚴謹得近乎苛刻，每一個論點的提齣都建立在前文堅實的基礎之上，絲毫沒有跳躍感。我最欣賞作者處理理論推導的方式，他們沒有滿足於僅僅給齣最終的結果，而是將中間的關鍵步驟——那些決定性的物理假設和數學近似——詳細地剖析開來。比如，在討論某種特定材料體係的能帶結構變化時，作者不僅引用瞭標準的薛定諤方程解法，還巧妙地引入瞭幾種不同的微擾理論視角進行交叉驗證，這種多角度的審視，讓原本晦澀的量子力學應用變得立體而鮮活。對於那些對基礎物理有一定瞭解的讀者來說，這本書提供瞭一個極佳的進階平颱，它沒有將復雜的背景知識簡單化，而是鼓勵讀者去迴顧和應用那些經典的物理學原理。我翻閱瞭其中關於非綫性光學響應的部分，作者對張量分析的運用可謂齣神入化，將電場與極化率之間的復雜關係梳理得井井有條，讓人在佩服其深厚功底的同時，也對如何將這些理論應用於實際器件設計有瞭更明確的方嚮感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那深邃的藍色調，配上抽象的幾何圖案，仿佛預示著書中那些關於微觀世界運行機製的探討。我拿到書時，首先關注的是它的排版，字體大小適中，行距也把握得恰到好處，閱讀起來非常舒適，即便是長時間沉浸其中，眼睛也不會感到過分疲勞。更值得稱贊的是，圖文並茂的處理方式極大地提升瞭理解效率。那些復雜的物理概念，往往通過精美的插圖和清晰的流程圖得到瞭直觀的展現，這對於一個非專業背景的讀者來說，簡直是福音。我特彆欣賞作者在章節過渡時所采用的邏輯銜接，它不像某些技術書籍那樣生硬地堆砌公式，而是像一位耐心的導師，一步步引導我們進入更深層次的思考。書中的引言部分對於整個研究領域的宏觀背景做瞭非常紮實的鋪墊，讓人在接觸核心內容之前，就能對“為什麼研究這些”有一個清晰的認知。這種對讀者體驗的細緻考量，無疑是優秀學術著作的標誌之一，讓人感覺這不僅僅是一本工具書，更像是一次精心策劃的知識之旅。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一場對科學思維方式的重塑訓練。作者的敘事風格非常剋製和客觀，很少使用誇張的形容詞，所有的論斷都由數據和邏輯支撐。這種冷靜的學術態度，對於培養嚴謹的研究習慣至關重要。我特彆喜歡書中穿插的一些“曆史迴顧”小節，它們並非簡單地羅列時間綫，而是深入剖析瞭某個關鍵實驗或理論突破背後的思想掙紮和科學辯論。這讓讀者明白，科學的進步並非一帆風順，而是充滿瞭試錯和概念上的飛躍。在分析器件的局限性時，作者的態度也十分坦誠，他們不迴避當前技術麵臨的瓶頸，而是清晰地指齣瞭哪些問題尚未被完美解決，哪些領域仍有巨大的理論空白等待填補。這種不迴避睏難、直麵挑戰的寫作風格，極大地激發瞭我對繼續探索這些未解之謎的興趣。它告訴我們，真正的科學研究，往往從承認“我們還不知道”開始。

評分☆☆☆☆☆

這本書的參考文獻部分堪稱典範，其詳盡程度和新舊程度的平衡做得無可挑剔。它清晰地展示瞭作者知識體係的來源，既有奠定該領域基石的經典著作和早期論文，也有近幾年發錶在頂級期刊上的突破性成果。對於每一個核心概念的闡述之後，都能找到對應的引用來源，這極大地增強瞭書中的可信度和權威性。我嘗試著根據書中的幾個關鍵術語，去查閱瞭對應的原始文獻，發現書中對那些復雜實驗結果的總結和提煉是相當精準和到位的，沒有齣現麯解原意的現象。更重要的是，作者似乎還加入瞭一些“隱含的導讀”，通過對特定文獻的側重引用，巧妙地為讀者指明瞭進一步深入學習的最佳路徑。對於有誌於從事相關領域研究的博士生或青年學者來說，這本書不僅僅是知識的載體，它本身就是一個高效、高質量的文獻檢索與學習導航係統，省去瞭大量摸索的時間，能讓人更快地進入專業領域的深水區。

評分☆☆☆☆☆

從內容覆蓋的廣度來看，這本書展現瞭作者團隊對於當前前沿研究的敏銳洞察力。它似乎並不局限於某一個狹隘的分支，而是試圖構建一個全麵的知識體係框架。我注意到書中花瞭不少篇幅去探討新型半導體納米結構在光響應方麵的潛力，特彆是關於二維材料的引入，這顯示瞭作者緊跟材料科學發展的步伐。令人耳目一新的是，書中不僅關注器件的“是怎樣工作的”（What it is），更深入地探討瞭“如何把它做得更好”（How to improve it）。例如，在關於光電流轉換效率的章節中，作者不僅分析瞭載流子分離和傳輸的限製因素，還非常具體地討論瞭界麵鈍化技術如何有效地降低復閤損失，這些都是極具工程實踐價值的細節。這種理論與實踐的深度融閤，使得這本書的參考價值大大超越瞭純粹的理論教材，更像是一本麵嚮未來研發人員的“路綫圖”。作者對前沿趨勢的判斷相當精準，很多在當時看來尚處於實驗室驗證階段的設想，在書中已被論述得頭頭是道。