基於非綫性光學的全光開關 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　The content of this book is divided into 10 chapters. Chapter 1 introduces the importance, classification and parameter of optical switch, and points out the research direction of the all-optical switch; Chapter 2 gives the basic knowledge of nonlinear optical physics and materials for all- optical switches; Chapter 3 introduces the electricity-controUed optical switches, which are available in the market; Chapter 4 studies the optical bistable device (OBD) including the pure optical OBD and the electro-optical hybrid OBD, in addition the instability of OBD; Chapter 5 discusses the nonlinear interferometer all-optical switches as a kind of space-type AOSs; Chapter 6 introduces the nonlinear fiber grating AOS, which is one of intensity-type AOSs; Chapter 7 shows the nanoscale AOS including the nanoscale waveguide AOS, the photon crystal AOS and the surface plasmonic AOS; Chapter 8 discusses the optical flip- flop, a time-type AOS, and the wavelength convertor, a wavelength-type AOS; Chapter 9 talks about optical-limiting optical switches, which is a transmittance switch used for preventing laser injure to eyes. Finally, Chapter 10 discusses the applications of AOSs in all-optical communication networks.

目錄

Preface
Chapter 1 Introduction to Optical Switch
1.1 Importance of Optical Switch
1. 1.1 Optical Switch is a Demand of-Optical Physics Development
1. 1.2 Optical Switch is a Demand of Photonic Technology Progress
1.2 Classification of Optical Switch
1.2.1 Classification According to the Control Method
1.2.2 Classification According to the Working Function
1.2.3 Classification According to theWorking Domain
1.3 Parameters of Optical Switch
1.3.1 Performance Parameters of Optical Switch
1.3.2 Figure of Merit of Optical-Switch Materials
1.4 Research Direction of All-Optical Switch
1.4.1 Technical Indicators of Applicable AOS
1.4.2 Difficulties and Solutions of AOS Study
References
Chapter 2 Nonlinear Optical Basics for All-Optical Switch
2.1 K-K Relation and Kerr Effect
2.1.1 Kramers-Kronig Relation
2.1.2 Relation Between △n(ω) and △α(ω)
2.1.3 Optical Kerr Effect and Optical Phase Modulation
2.2 Two-Photon-Absorption Effect
2.2.1 Optical Intensity Transportation Equation
2.2.2 TPA Coefficient Measurement
2.2.3 TPA in Silicon Material
2.3 Optical Nonlinearity in Semiconductor
2.3.1 Free-Carrier Nonlinearity
2.3.2 Bound-Electron Nonlinearity
2.3.3 Quantum-Confinement Nonlinearity in Semiconductor
2.4 Optical Nonlinearity in Glass Materials
2.4.1 Silica and Doped Silica
2.4.2 Chalcogenide Glass
2.5 Nonlinear Optical Mechanism in Organic Material
2.5.1 Conjugated Polymers
2.5.2 Charge Transfer Molecules (Chromophores)
2.5.3 Miscellaneous Molecules
2.6 Saturable and Reverse Saturable Absorption
2.6.1 Saturable Absorption
2.6.2 Reverse Saturable Absorption
References
Chapter 3 Electric-Controlled Optical Switches
3.1 Electro-Optical Switches
3.1.1 Electro-Optic Coupler Optical Switches
3.1,2 Electro-Optic M-Z Interferometer Optical Switches
3.1.3 Branch-Waveguide Electro-Optical Switches
3.2 Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.1 Coupler Thermo-Optic Switches
3.2.2 M-Z Interferometer Thermo-Optic Switches
3.2.3 Multi-Mode Interference Thermo-Op.tic Switches
3.2.4 Branch-Waveguide Thermo-Optic Switches
3.2.5 Ring-Resonator Thermo-Optic Wavelength Switch
3.2.6 Phase Transition Thermo-Optic Switch
3.3 Liquid Crystal Optical Switch
3.3.1 Birefringent-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.2 Polarization-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.3.3 Reflection-Type Liquid Crystal Optical Switch
3.4 Mechanical Optical Switches
3.4.1 Simple Mechanical Optical Switches
3.4.2 MEMS Optical Switches
3.5 Magneto-Optical Switches
3.6 Acousto-0Ptieal Switches
3.6.1 Beam Reflection-Type Acousto-Opfical Switches
3.6.2 Polarization Conversion Acousto-optical Switches
References
Chapter 4 Optical Bistability Devices
4.1 Introduction to Optical Bistability
4.1.1 Optical Bistability
4.1.2 Optical Bistable Devices
4.2 Intrinsic Optical Bitable Device
……
Chapter 5 Nonlinear-Interferometer All-Optical Switches
Chapter 6 Nonlinear-Fiber-Grating All-Optical Switches
Chapter 7 Nanophotonic All-Optical Switches
Chapter 8 Optical Flip-Flop and Wavelength Converter
Chapter 9 Optical-Limiting All-Optical Switches
Chapter 10 AOS Application in All-Optical Network

前言/序言

好的，這裏為您提供一份關於“非綫性光學”領域的圖書簡介，內容聚焦於該領域的前沿研究和關鍵技術，但不涉及您提到的具體書名《基於非綫性光學的全光開關》。 --- 圖書簡介：先進光子學中的非綫性現象與應用 內容概述： 本書深入探討瞭非綫性光學這一跨學科領域的核心原理、關鍵效應及其在現代光子學與信息技術中的廣泛應用。在光與物質相互作用的語境下，綫性光學描述的是光場強度較低時的常規現象，而當光強達到一定閾值時，物質的介電響應將不再與光場強度成正比，此時便進入瞭非綫性光學範疇。本書旨在係統梳理從基礎理論到尖端實驗的脈絡，為讀者提供一個全麵而深入的知識框架。 第一部分：非綫性光學基礎理論 本書的開篇部分奠定瞭理解非綫性效應所需的理論基石。我們從經典的電磁場理論齣發，引入瞭材料的極化率概念，並詳細闡述瞭高階極化率張量（$chi^{(2)}, chi^{(3)}$ 等）在描述非綫性響應中的關鍵作用。 張量形式與群論分析： 深入解析瞭不同晶體對稱性對允許的非綫性效應的限製。通過群論工具，我們分類討論瞭哪些介質可以支持二階非綫性過程（如倍頻、和頻、差頻），以及哪些介質是三階非綫性過程的主導者。 頻率轉換機製： 詳細講解瞭參數下轉換（OPG）、參量放大（OPA）等核心頻率轉換過程的物理機理。重點分析瞭相位匹配（Phase Matching）在提高轉換效率中的決定性作用，包括準相位匹配（QPM）技術在周期性結構中的實現。 瞬時響應與守恒定律： 探討瞭能量守恒與動量守恒（波矢匹配）在非綫性相互作用中的體現，並討論瞭在不同時間尺度下（從瞬時響應到纍積效應）的物理模型差異。 第二部分：核心非綫性效應的深入研究 本部分聚焦於最重要且應用最為廣泛的幾種非綫性光學現象。 二階非綫性過程（Second-Order Nonlinear Optics）： 重點剖析瞭倍頻（SHG）、三階諧波産生（THG）以及電光效應（Pockels效應）。在應用層麵，我們探討瞭如何利用這些效應進行光信號的頻率轉換與調製。 三階非綫性過程（Third-Order Nonlinear Optics）： 這是理解自聚焦、自散焦、剋爾效應以及光孤子形成的關鍵。 剋爾效應與自作用： 詳細分析瞭光學剋爾效應（Optical Kerr Effect），即摺射率對光強依賴的現象。這是光縴通信和光脈衝動力學研究的基石。 自聚焦與光束質量： 探討瞭高斯光束在介質中傳播時，由於剋爾效應引起的自聚焦現象，以及如何通過適當設計來控製光束的橫嚮穩定性。 四波混頻（FWM）： 深入分析瞭FWM作為一種高效的信號處理和頻率轉換工具在光縴和集成光路中的應用潛力。 第三部分：光孤子與超快光學 非綫性光學與超快物理緊密相連。當色散效應（導緻脈衝展寬）與非綫性剋爾效應（導緻脈衝壓縮）達到精妙的平衡時，便可形成光孤子——一種能在介質中保持其形狀不變傳播的穩定光脈衝。 非綫性薛定諤方程（NLSE）： 本書將NLSE作為描述光孤子動力學的核心數學模型，並推導瞭其解析解。 孤子類型與穩定性： 討論瞭正色散區和負色散區中孤子的形成條件，並對比瞭亮孤子和暗孤子的特性。 超連續譜（Supercontinuum Generation）： 探討瞭在長光縴或光子晶體光縴中，由剋爾效應、自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）和四波混頻共同作用下，如何將窄帶光源擴展為覆蓋數個八度的寬帶光源，及其在計量學和生物成像中的應用。 第四部分：新型結構與集成化 現代非綫性光學的發展正朝著更緊湊、更高效的方嚮邁進。本書的最後部分關注瞭如何通過結構設計來增強和控製非綫性相互作用。 周期性極化材料（PPLN/PPLT）： 詳細介紹瞭準相位匹配技術的工程實現，包括激光剝離、電子束寫入等工藝，以及這類材料在高效頻率轉換中的優勢。 光子晶體光縴（PCF）： 闡述瞭如何通過控製光子晶體的結構來調節光縴的有效模場麵積（EFA）和色散特性，以實現在微小尺度上實現高非綫性效應，例如將非綫性閾值大大降低。 集成光子學中的非綫性： 討論瞭在矽基、氮化矽等平颱中，如何利用高摺射率材料帶來的巨大光場限製效應（高峰值功率密度），實現片上非綫性器件，推動光計算和光傳感的發展。 本書特色： 本書結閤瞭嚴謹的理論推導與豐富的實例分析，特彆強調瞭實驗驗證和實際應用中的工程挑戰。它不僅適用於光學、物理學專業的高年級本科生和研究生，也為從事光通信、激光技術和光電子器件研發的工程師和研究人員提供瞭寶貴的參考資料。通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解非綫性光學作為推動下一代光信息處理和精密測量的核心驅動力的地位。