平面單片集成聲光波導(dǎo)光開關(guān)

內(nèi)容概要

本書主要論述了新型集成聲光波導(dǎo)光開關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。全書共分6章。第1章對(duì)光開關(guān)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行了分析；第2章至第5章分別就聲光開關(guān)的基本機(jī)構(gòu)單元有關(guān)的理論及設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了研究，其中，第2章討論短程透鏡，第3章研究聲光互作用，第4章著重研究擴(kuò)散平板光波導(dǎo)，第5章專門討論光纖與乎板光波導(dǎo)耦合；第6章就整體開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指標(biāo)確定及1×4開關(guān)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。書中每章后有小節(jié)，便于把握全章。    本書可供光電子技術(shù)、光通信技術(shù)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員以及相關(guān)專業(yè)的教師、研究生、高年級(jí)本科生等參考閱讀，對(duì)于從事集成光波導(dǎo)器件研究、模擬、設(shè)計(jì)及開發(fā)的人員，亦有所幫助。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  研究目的及意義  1.2  光開關(guān)的主要性能指標(biāo)    1.2.1  整體指標(biāo)    1.2.2  器件性能參數(shù)  1.3  光開關(guān)研究國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)    1.3.1  傳統(tǒng)機(jī)械式光開關(guān)    1.3.2  MEMS光開關(guān)    1.3.3  光纖、固體波導(dǎo)型光開關(guān)    1.3.4  其他類型光開關(guān)  1.4  主要研究?jī)?nèi)容第2章  光波導(dǎo)短程透鏡射線光學(xué)傳輸理論與消像差透鏡設(shè)計(jì)  2.1  概述  2.2  短程透鏡微分方程  2.3  短程透鏡中光傳輸?shù)纳渚€光學(xué)分析    2.3.1  短程透鏡的焦點(diǎn)與主面    2.3.2  焦點(diǎn)與主面性質(zhì)分析    2.3.3  短程透鏡物像關(guān)系求取的作圖法    2.3.4  討論  2.4  消球差短程透鏡解析設(shè)計(jì)理論    2.4.1  母線方程l（r）表達(dá)式與人、出射光線經(jīng)度角差F（φ）間的關(guān)系    2.4.2  F（φ）表達(dá)式  2.5  過(guò)渡緯圈上曲率半徑不為零的透鏡設(shè)計(jì)    2.5.1  最初的解析解    2.5.2  解析改進(jìn)解——緯圈上曲率不為零的透鏡設(shè)計(jì)    2.5.3  最優(yōu)解設(shè)計(jì)    2.5.4  完全無(wú)曲率奇點(diǎn)的短程透鏡的設(shè)計(jì)    2.5.5  幾種解析設(shè)計(jì)結(jié)果比較分析  2.6  短程透鏡聚焦效果數(shù)值分析    2.6.1  光波導(dǎo)中光場(chǎng)傳輸?shù)臄?shù)值分析方法概述與方法選擇    2.6.2  相位變化法分析模型構(gòu)建    2.6.3  模擬結(jié)果    2.6.4  結(jié)果討論  2.7  小結(jié)第3章  聲光互作用理論及數(shù)值模擬分析  3.1  概述  3.2  聲光互作用的定性描述    3.2.1  光柵模型    3.2.2  量子模型  3.3  聲光互作用的基本理論    3.3.1  基于Maxwell方程的簡(jiǎn)單理論    3.3.2  積分方程方法    3.3.3  耦合波方法    3.3.4  傅里葉變換方法    3.3.5  分步傅里葉變換方法    3.3.6  多重平面波散射理論    3.3.7  討論  3.4  聲光互作用的分步傅里葉變換方法數(shù)值模擬    3.4.1  聲光互作用基本方程通式    3.4.2  實(shí)際分析中的假設(shè)及相應(yīng)表達(dá)式    3.4.3  分步傅里葉變換處理    3.4.4  平面波聲場(chǎng)與Gauss型光場(chǎng)相互作用的數(shù)值模擬    3.4.5  實(shí)際聲場(chǎng)與Gauss光的相互作用  3.5  聲光互作用的多重乎面波散射理論數(shù)值模擬    3.5.1  多重平面波散射理論    3.5.2  聲光互作用過(guò)程數(shù)值模擬與分析    3.5.3  IDT各參數(shù)對(duì)衍射效率的影響  3.6  小結(jié)第4章  擴(kuò)散平板光波導(dǎo)傳輸特性與等效階躍平板光波導(dǎo)模型  4.1  引言  4.2  擴(kuò)散離子濃度分布與折射率分布    4.2.1  鈦離子（Ti++）濃度分布    4.2.2  擴(kuò)散波導(dǎo)的折射率分布  4.3  有效折射率法對(duì)擴(kuò)散光波導(dǎo)的處理    4.3.1  有效折射串與模式色散方程    4.3.2  模式色散方程的歸一化處理  4.4  擴(kuò)散平板光波導(dǎo)MATHCAD模擬結(jié)果及分析  4.5  擴(kuò)散波導(dǎo)的等效階躍平板波導(dǎo)模型  4.6  小結(jié)第5章  基于微透鏡機(jī)構(gòu)的單模光纖-芯片耦合機(jī)制  5.1  光纖-芯片耦合現(xiàn)狀  5.2  光纖端接微透鏡與芯片耦合模型建立    5.2.1  光纖端接微透鏡原理模型    5.2.2  光纖-芯片耦合模型  5.3  完全消球差的光纖端接微透鏡  5.4  光纖-平板光波導(dǎo)耦合的蒙特卡羅模擬分析    5.4.1  平板波導(dǎo)位置優(yōu)化    5.4.2  蒙特卡羅模擬過(guò)程分析    5.4.3  小結(jié)  5.5  光纖端接微透鏡特性的光束傳輸法（BPM）模擬    5.5.1  光纖端接微透鏡聚焦特性BPM計(jì)算模型    5.5.2  光纖端接微透鏡聚焦特性全矢量模擬（TE/TM）    5.5.3  光纖端接微透鏡與芯片耦合過(guò)程的DPM模擬  5.6  小結(jié)第6章  平面單片集成聲光波導(dǎo)光開關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)  6.1  N×N型集成平面波導(dǎo)開關(guān)的結(jié)構(gòu)與工作原理  6.2  各組成結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)思路與參數(shù)確定原則    6.2.1  光輸入/輸出耦合單元    6.2.2  波導(dǎo)    6.2.3  短程透鏡    6.2.4  叉指換能器  6.3  4信道聲光波導(dǎo)開關(guān)    6.3.1  1×4聲光波導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)    6.3.2  4×4聲光波長(zhǎng)路由光開關(guān)    6.3.3  部分工藝實(shí)現(xiàn)  6.4  小結(jié)參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　1.1　研究目的及意義　　隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，信息量、信息傳遞速度和控制復(fù)雜程度急速增長(zhǎng)，這無(wú)疑對(duì)光傳輸、信息切換與路由選擇系統(tǒng)提出了革命性的要求。目前，光子器件與光學(xué)系統(tǒng)在測(cè)量、通信、電信、圖形識(shí)別、信號(hào)處理、光計(jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷增加，導(dǎo)致光信息系統(tǒng)（包括光纖通信、光存儲(chǔ)、光計(jì)算與光信息處理等）發(fā)展非常迅速，應(yīng)用日益廣泛。光信息系統(tǒng)的重要組成部分是傳輸光網(wǎng)（最有代表性的是光纖網(wǎng)）、光路切換與路由選擇部分。在傳輸領(lǐng)域中，以光纜取代電纜的革命取得了巨大的成就，于是，人們對(duì)能否將光子學(xué)用于信息切換或路由選擇系統(tǒng)產(chǎn)生了極大興趣?！　∑骷窍到y(tǒng)的基礎(chǔ)，一種新型器件的出現(xiàn)往往會(huì)有力地促進(jìn)光信息系統(tǒng)的跨越式進(jìn)步。正如摻鉺光纖放大器與波分復(fù)用器在光傳輸領(lǐng)域中的作用一樣，信息切換或路由選擇系統(tǒng)的核心器件是光開關(guān)。目前，隨著傳輸領(lǐng)域波分復(fù)用等技術(shù)的成熟，光纖的傳輸容量越來(lái)越大，但信息交換與路由選擇的速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足光信息網(wǎng)絡(luò)的要求，導(dǎo)致光開關(guān)技術(shù)成為光信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸，受到越來(lái)越多的政府與學(xué)者關(guān)注?！　」忾_關(guān)用于實(shí)現(xiàn)大量高速信息在網(wǎng)絡(luò)光路中的分組切換與選擇吸收，它可以集成到各種不同的光網(wǎng)元中，在光通信領(lǐng)域里的應(yīng)用非常廣泛，如自動(dòng)保護(hù)倒換、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、元器件測(cè)試、光上下路復(fù)用（OADM）、光交叉連接（OXC）、光路由器等。隨著信息高速公路的啟動(dòng)，不久的將來(lái)，光纖入戶等業(yè)務(wù)呼喚功能更全、指標(biāo)更先進(jìn)的高速純光開關(guān)消除光電轉(zhuǎn)換，完成信號(hào)路由功能，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率和協(xié)議的透明性。同時(shí)，隨著光信息系統(tǒng)向高速度、大容量發(fā)展，迫切需要光開關(guān)向集成光波導(dǎo)器件方向發(fā)展。

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