Advanced Free-space Optical Communications Techniques And Technologies (Proceedings of S P I E) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:SPIE-International Society for Optical Engine

作者:Monte Ross

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:2004-06-28

价格:USD 70.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819455673

丛书系列:

图书标签:

Free-space optical communication
Optical wireless communication
Optical communication
Wireless communication
Photonics
Optical engineering
Telecommunications
SPIE proceedings
Fiber optics
Information technology

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具体描述

探索光电转换的边界：下一代光电子集成电路与量子信息处理的最新进展一部面向前沿研究人员、工程师和高校师生的综合性著作本书聚焦于当前信息技术革命的核心驱动力——光电子集成电路（PICs）的最新突破与量子信息处理（QIP）的革命性潜力。本书汇集了来自全球顶尖实验室和工业界的深刻洞察，系统性地阐述了超越传统电子学限制、实现超高速、低功耗数据传输与复杂计算任务的关键技术、材料科学进展以及系统级架构创新。本书结构严谨，内容涵盖了从基础物理原理到尖端工程实现的广阔领域，特别强调了面向实际应用的可行性与性能优化。全书分为七个核心部分，层层递进，旨在为读者构建一个全面而深入的知识体系。 --- 第一部分：异质集成与先进光刻技术的前沿驱动本部分深入探讨了突破摩尔定律限制的关键技术——异质集成（Heterogeneous Integration）和下一代光刻技术在光电子领域中的应用。 1. 硅基光电子的边界拓展：详细分析了将III-V族半导体（如InP、GaAs）与CMOS兼容的硅基平台进行高效键合与耦合的最新技术。重点讨论了纳米级精确对准、缺陷控制以及热管理在实现高性能、大规模集成光子芯片中的挑战与解决方案。内容包括了先进的键合界面工程（如范德华力键合、共晶键合）及其对光子损耗和光电转换效率的影响评估。 2. 超分辨光刻与纳米结构制造：研究了用于制造亚波长光子结构的关键光刻技术，包括极紫外光刻（EUVL）在集成光子器件中的应用潜力、电子束光刻（EBL）的精度提升，以及聚焦离子束（FIB）辅助的精密加工技术。重点分析了如何利用这些技术实现高品质的波导、光栅耦合器和微腔结构，以最小化散射损耗。 3. 先进材料在光电器件中的集成：考察了新型二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物TMDCs）和钙钛矿材料在光电导层、调制器和探测器中的集成方案。深入分析了这些材料独特的电光效应和光吸收特性，以及如何克服其在工业级制造过程中的稳定性和可重复性问题。 --- 第二部分：高速光调制器与探测器的能效优化本部分聚焦于光通信和光计算系统的核心组成单元：高速光调制器和高灵敏度光探测器。 4. 兆赫兹/太赫兹频率范围的调制机制：系统性回顾了基于载流子吸收（Carrier-Dispersion Effect）、克尔效应（Kerr Effect）和斯托克斯移位（Stoke Shift）的高速调制技术。重点介绍了马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和环形谐振腔（RAC）调制器的能效改进策略，特别是通过优化电极设计和引入等离子体色散效应来实现更低半波电压（$V_{pi}L$）的目标。 5. 突破性探测器技术：阐述了用于可见光到短波红外波段的超高速、低噪声光探测器设计。内容包括雪崩光电二极管（APD）、高电子迁移率晶体管（HEMT）集成探测器，以及利用超导纳米线单光子探测器（SNSPD）实现极高时间分辨率和极低暗电流的应用案例。特别关注了如何通过优化增益机制和结区工程来提高探测器的量子效率和信噪比（SNR）。 --- 第三部分：集成光互连与片上光网络架构随着数据中心和高性能计算（HPC）对带宽需求的爆炸式增长，片上光互连（On-chip Optical Interconnects）已成为关键瓶颈的解决方案。 6. 低损耗波导设计与耦合技术：详细分析了脊波导（Ridge Waveguides）、包层波导（Cladding Waveguides）和深亚波长光栅在实现弯曲、分束和模式转换中的损耗特性。着重介绍了高效的光纤到芯片（Fiber-to-Chip）耦合技术，如定向耦合器（Grating Couplers）、边缘耦合器（Edge Couplers）的优化，以及如何实现大规模、低损耗的阵列连接。 7. 片上光路由与交换架构：探讨了用于构建片上网络（NoC）的光开关矩阵。深入研究了热光（Thermo-Optic）、载流子注入（Carrier Injection）以及机械驱动微镜阵列（MEMS）在光路重构中的性能权衡。介绍了多播（Multicasting）和光信号重定时在光互连中克服串扰和信号衰减的策略。 --- 第四部分：量子光子学与信息处理基础本部分将视角转向了正在快速发展的量子技术领域，重点关注量子信息处理所需的集成化光子器件。 8. 量子光源的集成化：系统介绍了自发参量下转换（SPDC）、自发四波混频（SFWM）在片上平台上的实现。重点讨论了如何通过高品质因子（Q因子）的微腔结构来增强非线性过程，从而实现高亮度、高纯度的单光子源和纠缠光子对的产生。 9. 量子逻辑门与测量：阐述了如何利用线性光学元件（分束器、相位调制器）和单光子探测器来实现基于布鲁斯-波特协议（Boson Sampling）的量子计算架构。分析了实现线性光学量子计算（LOQC）所需的相位噪声控制和时间同步技术。 --- 第五部分：光电集成芯片（PIC）的设计与仿真工具本部分为工程师提供了从概念到实现的实用指导，涵盖了PIC设计流程中的关键软件与方法论。 10. 全波电磁场仿真与优化：评估了当前主流的电磁场仿真技术，如有限差分时域法（FDTD）、束传播法（BPM）和有限元法（FEM）在光子器件设计中的适用范围和计算效率。重点介绍了如何使用多物理场耦合仿真（如热-光、电-光耦合）来预测器件的实际工作性能。 11. 自动化设计流程与设计规则（DRC）：讨论了如何建立标准化的设计流程，实现参数化器件的快速迭代和版图生成。涵盖了版图验证、设计规则检查（DRC）以及与半导体代工厂接口的标准文件格式（如GDSII）的生成与优化。 --- 第六部分：新型传感与生物光子学应用本部分拓展了光电子集成技术在非通信领域，尤其是在高精度传感和生物医学成像中的应用潜力。 12. 基于光子芯片的高灵敏度传感器：详细介绍了如何利用集成马赫-曾德尔干涉仪、法布里-珀罗腔和布拉格光栅阵列来实现对温度、应变、折射率的超高灵敏度监测。分析了如何在小尺寸芯片上集成信号处理电路，实现实时的、嵌入式的传感解决方案。 13. 生物成像与光谱分析：探讨了利用片上激光器、调制器和微流控技术相结合，开发片上拉曼光谱仪和光学相干断层扫描（OCT）系统。重点关注了低成本、便携式医疗诊断设备的集成方案。 --- 第七部分：可靠性、封装与系统级挑战本部分关注将实验室原型转化为可靠、可大规模部署产品的关键环节。 14. 热管理与长期稳定性：分析了高密度集成光子芯片中的热效应（如热漂移、热形变）对器件性能的影响。提出了主动和被动散热技术，包括微通道散热器和集成热电冷却器（TEC）的优化布局。讨论了材料在长期光照和温度循环下的光致退化（Photodegradation）机制。 15. 先进封装与光电共封装：研究了用于保护精密光子结构的气密封装技术，以及如何集成无源光器件（如光纤阵列）与有源芯片。深入探讨了光电共封装（Co-packaging）的挑战，包括I/O密度、信号完整性和异构芯片之间的机械应力管理。 --- 总结：本书的价值在于其对“集成”和“前沿”两大核心概念的深度挖掘。它不仅提供了对当前最先进技术的详尽描述，更重要的是，它以跨学科的视角，预示了下一代计算、传感与通信范式转变的工程蓝图。对于希望站在光电子技术最前沿的专业人士而言，本书是一份不可或缺的工具书和启发源泉。

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目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名对无线通信领域有着长期关注的爱好者，我一直在寻找能够真正触及前沿技术、引领行业发展方向的读物。当我偶然看到这本书的标题时，眼前一亮。Free-space optical communications，这个概念本身就充满了科幻色彩，而“Advanced Techniques And Technologies”更是直接点燃了我探究的欲望。我迫不及待地想知道，书中是如何将理论与实践相结合，将那些看似遥不可及的技术细节一一呈现的。想象一下，那些关于如何在高动态环境下保持光束稳定性的讨论，如何在高衰减信道中实现可靠传输的策略，以及如何利用先进的信号处理技术来提升数据速率和误码率。我特别期待书中对激光器、探测器、调制器等关键器件在自由空间光通信应用中的最新进展进行深入剖析，以及对整个通信系统的设计、优化和部署提供切实可行的指导。这本书所涵盖的内容，无疑将极大地拓展我对下一代通信技术的认知边界，让我能够更深刻地理解当前通信行业面临的机遇与挑战，并为我未来的学习和研究提供宝贵的启示。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面就散发着一种严谨而深邃的气息，光是“Advanced Free-space Optical Communications Techniques And Technologies”这个标题，就足以让任何对光通信领域充满好奇的读者心潮澎湃。我翻开目录，看到那些如“非视距传输”、“空间光通信中的大气湍流效应”、“自由空间光通信的信道编码技术”等章节名称，仿佛置身于一个由先进技术构筑的宏大叙事之中。我脑海中立即浮现出那些在浩瀚宇宙中，或是在复杂的城市环境中，信息如何跨越障碍，以光速传递的场景。我想象着书中详细阐述的那些精妙的调制解调方案，如何克服空气中的干扰，确保信号的完整和高效。特别是“自由空间光通信的阵列天线技术”这一部分，我迫切希望了解其在提高链路稳定性、扩大覆盖范围方面的具体实现路径，以及可能面临的技术挑战和创新解决方案。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一扇窗户，让我得以窥探未来通信的可能性，体验前沿科技带来的震撼。从书名和目录结构来看，它无疑是一部为真正投入光通信研究和实践的专业人士量身打造的宝典，内容之扎实，技术之尖端，定能满足最挑剔的求知欲。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，尤其是“Advanced Techniques And Technologies”部分，立刻吸引了我。它暗示着这本书不仅仅是基础知识的罗列，而是直指当前和未来自由空间光通信领域最核心、最尖端的技术难题和解决方案。我脑海中浮现出无数个关于信息如何在地球表面、甚至跨越星际的场景。我想象书中对那些复杂的信号调制和编码技术进行了深入的阐述，比如如何通过更高阶的QAM调制来提升频谱效率，或者如何利用LDPC、Polar码等先进纠错码来降低误码率。我特别期待书中对空间光通信的阵列技术和多输入多输出（MIMO）技术的详细介绍，以及它们在提高链路容量、抗干扰能力和可靠性方面的作用。同时，我也对书中可能涉及到的关于自由空间光通信与现有通信基础设施（如5G、卫星通信）的融合问题，以及相关的标准和协议进行了思考。这本书，我认为它将是一份宝贵的参考资料，为那些致力于推动通信技术革命的工程师和研究人员提供深入的见解和创新的灵感。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的每一页，都仿佛在经历一场思维的盛宴。标题中“Proceedings of S.P.I.E.”的字样，预示着其内容的权威性和前沿性，这是我对它抱有如此高期待的根本原因。我预设书中将会深入探讨自由空间光通信在各种复杂环境下的性能表现，例如在城市峡谷、海洋表面，甚至是在太空中的应用。我设想的会是关于如何设计和实现高功率、高指向性的激光发射系统，以及如何开发出灵敏度高、响应速度快的光探测器，以应对长距离、大带宽的通信需求。书中对于如何应对大气湍流、雨雾、尘埃等不利天气条件下的信号衰减和闪烁效应，想必会有详尽的论述，或许还会涉及先进的自适应光学技术和波束稳定技术。此外，我想了解关于多用户接入、多波长复用以及与其他通信方式（如射频通信）的融合策略，这些都将是决定自由空间光通信能否大规模普及的关键。这本书无疑是一部凝聚了众多顶尖科学家和工程师智慧的结晶，它将为我打开一扇通往无线光通信领域最前沿的大门。

评分☆☆☆☆☆

我拿起这本书，首先被它厚重的分量和充满科技感的标题所吸引。Advanced Free-space Optical Communications Techniques And Technologies，这八个单词就足以勾勒出一个充满挑战与机遇的领域。我立刻联想到在遥远的太空，探测器之间如何通过光信号进行通信，又或者是在地面上，如何在建筑物密集、信号干扰严重的区域，实现高速、稳定的无线数据传输。我期待书中能够详细阐述那些能够克服大气湍流、衰减和遮挡的技术，例如利用先进的光学补偿技术，或者开发出更具鲁棒性的调制解调方案。关于信道编码和信号处理方面，我希望能够看到最新的研究成果，了解如何通过更智能的算法来提升通信的可靠性和效率。同时，我也对书中在系统集成和部署方面的探讨非常感兴趣，例如如何设计出紧凑、高效的终端设备，以及如何实现大规模的网络组建。这本书，无疑是一部集理论深度与实践指导于一体的杰作，能够帮助我全面了解自由空间光通信的最新发展动态，并为我未来的学术研究或工程实践提供强有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆