聚合物光开关器件物理(精)/当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郑传涛，马春生 著

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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312035654

商品编码：29729381039

包装：精装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名:聚合物光开关器件物理(精)/当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书

定价：78.00元

售价：53.0元,便宜25.0元,折扣67

作者:郑传涛,马春生

出版社：中国科学技术大学出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787312035654

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版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《聚合物光开关器件物理 (精)》主要阐述了光开关的波导和电极的分析及设计 理论，优化设计了一般结构的电光开关、改进结构的 电光开关、宽光谱电光开关、波长选择性电光开关、 高速电光开关、有机／无机混合波导热开关，同时给 出了电光开关的时频域分析理论和模拟方法等。
　　本书可作为导波光学、集成光学、光电子学、物 理电子学等专业科研工作者和工程技术人员的参考用 书，同时也可作为相关专业研究生的教学用书。

目录

序言
绪言
章 光开关技术
1.1 光开关技术应用
1.2 光开关技术基础
1.3 光开关技术分类
1.4 基于无机电光晶体材料的光开关技术
1.4.1 电光晶体光开关
1.4.2 电光晶体光开关阵列
1.4.3 制备工艺
1.4.4 关键技术
1.4.5 基本开关单元的性能指标
1.4.6 光开关阵列的设计关键
1.5 基于化合物半导体材料的光开关技术
1.6 基于光折变效应的光开关技术
1.7 光开关设计理论与模拟方法
1.8 基于极化聚合物材料的波导电光开关技术
1.8.1 极化聚合物电光材料
1.8.2 极化聚合物电光材料的研究进展
1.8.3 极化聚合物波导电光开关
1.9 热控光机制下的光开关技术
1.9.1 SOI热光开关
1.9.2 聚合物热光开关
1.10 光开关的发展趋势
第2章 光开关的波导结构及模式分析
2.1 光波导材料的损耗表征
2.1.1 非金属介质材料的损耗表征
2.1.2 金属介质的复介电常数和光频特性
2.2 光开关的波导结构及参数
2.2.1 波导结构
2.2.2 传输模式
2.2.3 分析方法
2.3 高折射率衬底上的非对称五层平板波导
2.3.1 TM模式的特征方程
2.3.2 衬底的泄露损耗
2.4 介质吸收型脊形波导
2.4.1 零级近似求实传播常数
2.4.2 一级近似求振幅衰减系数
2.5 单金属包层型非对称六层平板波导
2.5.1 零级近似求解TM模传播常数
2.5.2 一级近似求解TM模振幅衰减系数
2.5.3 TE模式的特性分析
2.6 双金属包层型非对称七层平板波导
2.6.1 零级近似求解TM模传播常数
2.6.2 一级近似求解TM模振幅衰减系数
2.6.3 TE模式的特性分析
2.7 金属包层型脊形波导
2.7.1 单金属包层型脊形波导的□模式分析
2.7.2 单金属包层型脊形波导的□模式分析
2.7.3 双金属包层型脊形波导的□及□模式分析
2.8 脊形波导的等效分析
2.8.1 脊形波导的等效折射率分析法
2.8.2 脊形波导的近似等效光波电场分布
……
第3章 行波电极结构及其分析理论
第4章 传统结构极化聚合物电光开关
第5章 聚合物宽光谱电光开关
第6章 周期化波长选择性光开关
第7章 行波电极高速电光开关及其时频域分析
第8章 聚合物热光开关
参考文献

作者介绍

　　郑传涛 1982年生，吉林大学电子科学与工程学院副教授，硕士生导师。先后于2005年、2007年、2010年获得吉林大学学士、硕士、博士@0-。主要从事导波光学与光电子器件、光电检测技术与系统方面的研究工作，主持省部级科研项目近10项，申请发明4项，发表(或通信)署名的SCI、El论文共80余篇，作为获奖人，获2014年吉林省自然科学学术成果二等奖。 马春生1945年生，吉林大学电子科学与工程学院教授，博士生导师。多年来一直从事集成光电子学与导波光学理论和光电子器件的研究工作，负责完成和省部级科研项目多项，两次获得教育部科技进步奖，在国内外刊物发表学术论文200余篇，其中有100余篇被SCI检索。

文摘

序言

好的，这是为您准备的图书简介，重点在于阐述“聚合物光开关器件物理”这一领域的核心概念、研究进展、挑战与未来展望，而非直接介绍您的具体著作内容。 聚合物光开关器件物理：开启信息传输与处理的新维度 在信息爆炸的时代，对数据传输速度、存储容量以及信息处理能力的追求从未止步。光，以其速度快、带宽大、损耗低等得天独厚的优势，早已成为信息传递的理想载体。而如何高效、灵活地控制光信号的流向、强度乃至极化状态，正是光电子学领域面临的关键挑战。在此背景下，聚合物光开关器件的物理原理研究，凭借其独特的材料特性、可加工性以及在集成化方面的巨大潜力，正日益成为前沿科学研究的热点，预示着信息科学与工程技术跨入一个崭新的时代。 一、 光开关的基石：物理原理与核心机制 光开关，顾名思义，是一种能够根据外部信号（如电信号、光信号、温度、压力等）的控制，实现光信号“通”与“断”或“路由”功能的器件。其核心在于对光与物质相互作用机制的深刻理解与巧妙运用。在聚合物光开关的范畴内，这些机制主要体现在以下几个方面： 折射率调控： 光在介质中的传播速度与其折射率密切相关。通过改变聚合物材料的折射率，可以直接影响光的传播路径。聚合物光开关通常利用电光效应（如波导中的电场引起聚合物极化，从而改变折射率）、热光效应（如温度变化导致聚合物体积膨胀或收缩，进而改变折射率）或非线性光学效应（如高强度光场本身能够诱导材料折射率的变化）来实现折射率的动态调控。这种折射率的变化，能够引导光信号在器件内部进行转向、分光或合光，从而实现开关功能。 吸收与透射控制： 某些聚合物材料具有可调控的光吸收特性。通过外部刺激，可以改变材料对特定波长光的吸收能力，从而控制光的透射。例如，某些光致变色聚合物在特定波长光照射下会发生分子结构变化，进而改变其在可见光或近红外区域的吸收谱。这种机制常用于实现光信号的“屏蔽”或“穿透”，达到开关的目的。 光致形变与衍射： 特殊设计的聚合物材料，如含有偶氮苯等光响应基团的聚合物，在光照下会发生分子取向的变化，导致宏观形变。这种形变能够改变表面的衍射特性，从而实现对光的衍射角度或衍射效率的控制，实现对光信号的路由。 耦合与干涉： 在集成化的波导结构中，聚合物光开关常常利用改变相邻波导之间的耦合系数或干涉效应来控制光信号的传输。例如，通过精确控制波导间的距离或介质的折射率，可以在不同波导之间实现光信号的定向耦合，从而实现信号的“选择性”传输。 二、 聚合物的优势：为何是聚合物？ 在众多光开关材料中，聚合物之所以脱颖而出，并成为研究的热点，源于其一系列独特的优势： 优异的可加工性与集成能力： 聚合物材料可以通过溶液法（如旋涂、印刷、喷墨打印等）或熔融加工等多种低成本、大面积的加工技术进行制备。这使得聚合物光开关器件能够方便地集成到柔性基板上，实现大尺寸、大规模的阵列化，以及与现有微电子技术的兼容，为构建全光集成电路提供了可能性。 丰富的材料设计空间： 聚合物的分子结构具有极高的设计自由度，可以通过共聚、接枝、掺杂等方式，引入各种功能性基团，赋予材料特定的光学、电学、热学性能。这使得研究人员能够根据具体应用需求，定制开发具有特定响应速度、工作波长、开关比、损耗等特性的聚合物材料。 良好的机械性能与环境稳定性： 许多聚合物材料具有良好的柔韧性、抗冲击性和耐化学腐蚀性，这使得基于聚合物的光开关器件在复杂的工作环境下仍能保持稳定运行。同时，某些聚合物在光学透明度、低光学损耗方面也表现出色，是构建高性能光器件的关键。 成本效益： 相较于传统的无机半导体材料，聚合物材料的合成成本较低，且加工工艺简单，这有望大大降低光电子器件的制造成本，加速其在通信、计算、传感等领域的商业化应用。 三、 当前研究前沿与关键技术挑战 尽管聚合物光开关器件展现出巨大的潜力，但要实现其广泛应用，仍面临诸多关键的技术挑战： 响应速度的提升： 许多聚合物材料的响应速度受限于分子重排或热传导过程，与无机半导体光开关相比仍有差距。开发具有更快响应速度的聚合物材料，例如通过引入光致异构化效率更高的分子、优化材料结构以加速能量传递，是提升器件性能的关键。 开关比与插入损耗的优化： 高的开关比（即“通”态与“断”态的信号强度差异）和低的插入损耗（即信号在器件中传输时的能量损失）是衡量光开关性能的重要指标。需要设计新型的器件结构和材料体系，以同时实现这两个指标的最优。 可靠性与耐久性： 聚合物材料在长期工作过程中可能面临光老化、热稳定性不足、机械疲劳等问题。提高材料的稳定性，开发更可靠的封装技术，是确保器件长期稳定运行的关键。 集成与互连： 如何将聚合物光开关器件与其他光学、电子元器件高效地集成到一个系统中，实现光电信号的无缝转换与传输，是实现复杂光信息处理功能的重要环节。这涉及到波导耦合、光电接口设计、封装技术等多个方面。 新型功能的设计： 除了基本的开关功能，对具有更复杂光信号处理能力（如多通道切换、偏振控制、频率选择性开关等）的聚合物光开关器件的探索，也是当前研究的重要方向。例如，利用手性聚合物实现偏振控制，或利用液晶聚合物实现宽带可调的衍射。 四、 未来展望：赋能下一代信息技术 聚合物光开关器件的物理原理研究，不仅在基础科学层面深化了我们对光与物质相互作用的认识，更在应用层面为下一代信息技术的发展描绘了令人振奋的蓝图： 下一代通信网络： 在光通信领域，高密度、低功耗、可重构的光开关是构建高效光交换网络、光分组交换以及光路由器的核心。聚合物光开关凭借其易于集成和低成本的优势，有望在数据中心、城域网等领域实现广泛应用，提升网络带宽与灵活性。 光计算与类脑计算： 光计算利用光的并行处理能力，有望在特定计算任务上超越传统电子计算。聚合物光开关作为实现光逻辑门、光存储单元的基础，为构建光学计算机提供了可能。此外，其模拟生物神经元连接的潜力，也为类脑计算的研究提供了新的方向。 柔性与可穿戴电子器件： 聚合物材料的可弯曲性与可拉伸性，使得基于聚合物的光开关器件能够与柔性基板完美结合，开辟了智能纺织品、生物传感器、柔性显示等新兴应用领域。 先进传感与成像： 聚合物光开关在传感领域可以用于构建高灵敏度、选择性的光学传感器，用于环境监测、生物医学检测等。在成像领域，其可调控的光学特性也为超分辨率成像、计算成像等先进技术提供了新的工具。 总之，聚合物光开关器件的物理原理研究，是一个充满活力与创新潜力的交叉学科领域。随着材料科学、光学工程、微纳加工技术的不断进步，以及对光与物质相互作用机制理解的日益深入，我们有理由相信，聚合物光开关必将在未来的信息时代扮演越来越重要的角色，为人类社会的信息化进程注入源源不断的新动能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献部分堪称典范，其详尽程度和新旧程度的平衡做得无可挑剔。它清晰地展示了作者知识体系的来源，既有奠定该领域基石的经典著作和早期论文，也有近几年发表在顶级期刊上的突破性成果。对于每一个核心概念的阐述之后，都能找到对应的引用来源，这极大地增强了书中的可信度和权威性。我尝试着根据书中的几个关键术语，去查阅了对应的原始文献，发现书中对那些复杂实验结果的总结和提炼是相当精准和到位的，没有出现曲解原意的现象。更重要的是，作者似乎还加入了一些“隐含的导读”，通过对特定文献的侧重引用，巧妙地为读者指明了进一步深入学习的最佳路径。对于有志于从事相关领域研究的博士生或青年学者来说，这本书不仅仅是知识的载体，它本身就是一个高效、高质量的文献检索与学习导航系统，省去了大量摸索的时间，能让人更快地进入专业领域的深水区。

评分☆☆☆☆☆

从内容覆盖的广度来看，这本书展现了作者团队对于当前前沿研究的敏锐洞察力。它似乎并不局限于某一个狭隘的分支，而是试图构建一个全面的知识体系框架。我注意到书中花了不少篇幅去探讨新型半导体纳米结构在光响应方面的潜力，特别是关于二维材料的引入，这显示了作者紧跟材料科学发展的步伐。令人耳目一新的是，书中不仅关注器件的“是怎样工作的”（What it is），更深入地探讨了“如何把它做得更好”（How to improve it）。例如，在关于光电流转换效率的章节中，作者不仅分析了载流子分离和传输的限制因素，还非常具体地讨论了界面钝化技术如何有效地降低复合损失，这些都是极具工程实践价值的细节。这种理论与实践的深度融合，使得这本书的参考价值大大超越了纯粹的理论教材，更像是一本面向未来研发人员的“路线图”。作者对前沿趋势的判断相当精准，很多在当时看来尚处于实验室验证阶段的设想，在书中已被论述得头头是道。

评分☆☆☆☆☆

这本书的论述逻辑严谨得近乎苛刻，每一个论点的提出都建立在前文坚实的基础之上，丝毫没有跳跃感。我最欣赏作者处理理论推导的方式，他们没有满足于仅仅给出最终的结果，而是将中间的关键步骤——那些决定性的物理假设和数学近似——详细地剖析开来。比如，在讨论某种特定材料体系的能带结构变化时，作者不仅引用了标准的薛定谔方程解法，还巧妙地引入了几种不同的微扰理论视角进行交叉验证，这种多角度的审视，让原本晦涩的量子力学应用变得立体而鲜活。对于那些对基础物理有一定了解的读者来说，这本书提供了一个极佳的进阶平台，它没有将复杂的背景知识简单化，而是鼓励读者去回顾和应用那些经典的物理学原理。我翻阅了其中关于非线性光学响应的部分，作者对张量分析的运用可谓出神入化，将电场与极化率之间的复杂关系梳理得井井有条，让人在佩服其深厚功底的同时，也对如何将这些理论应用于实际器件设计有了更明确的方向感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那深邃的蓝色调，配上抽象的几何图案，仿佛预示着书中那些关于微观世界运行机制的探讨。我拿到书时，首先关注的是它的排版，字体大小适中，行距也把握得恰到好处，阅读起来非常舒适，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到过分疲劳。更值得称赞的是，图文并茂的处理方式极大地提升了理解效率。那些复杂的物理概念，往往通过精美的插图和清晰的流程图得到了直观的展现，这对于一个非专业背景的读者来说，简直是福音。我特别欣赏作者在章节过渡时所采用的逻辑衔接，它不像某些技术书籍那样生硬地堆砌公式，而是像一位耐心的导师，一步步引导我们进入更深层次的思考。书中的引言部分对于整个研究领域的宏观背景做了非常扎实的铺垫，让人在接触核心内容之前，就能对“为什么研究这些”有一个清晰的认知。这种对读者体验的细致考量，无疑是优秀学术著作的标志之一，让人感觉这不仅仅是一本工具书，更像是一次精心策划的知识之旅。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，更像是一场对科学思维方式的重塑训练。作者的叙事风格非常克制和客观，很少使用夸张的形容词，所有的论断都由数据和逻辑支撑。这种冷静的学术态度，对于培养严谨的研究习惯至关重要。我特别喜欢书中穿插的一些“历史回顾”小节，它们并非简单地罗列时间线，而是深入剖析了某个关键实验或理论突破背后的思想挣扎和科学辩论。这让读者明白，科学的进步并非一帆风顺，而是充满了试错和概念上的飞跃。在分析器件的局限性时，作者的态度也十分坦诚，他们不回避当前技术面临的瓶颈，而是清晰地指出了哪些问题尚未被完美解决，哪些领域仍有巨大的理论空白等待填补。这种不回避困难、直面挑战的写作风格，极大地激发了我对继续探索这些未解之谜的兴趣。它告诉我们，真正的科学研究，往往从承认“我们还不知道”开始。