全光开关原理

前言

第1章 光开关概论

1.1 光开关的重要性

1.1.1 光学发展对光开关的需求

1.1.2 光子技术对光开关的需求

1.2 光开关的分类

1.2.1 按光参量与工作域分类

1.2.2 按工作特性分类

1.2.3 按控制方法分类

1.3 光开关的性能参数

1.3.1 光开关的技术参数

1.3.2 对光开关参量的要求

1.3.3 光开关材料的品质因数

参考文献

第2章 电控光开关

2.1 电光开关

2.1.1 电光耦合器光开关

2.1.2 电光M-Z干涉仪光开关

2.1.3 电光数字式光开关

2.2 热光开关

2.2.1 定向耦合器型热光开关

2.2.2 M-Z干涉仪型热光开关

2.2.3 多模干涉型热光开关

2.2.4 分支型热光开关

2.2.5 相变型热光开关

2.3 液晶光开关

2.3.1 双折射型液晶光开关

2.3.2 偏振分光型液晶光开关

2.3.3 反射型液晶光开关

2.4 电控机械光开关

2.4.1 电磁机械光开关

2.4.2 MEMS尤升天

2.5 其他电控光开关

2.5.1 磁光开关

2.5.2 声光开关

参考文献

第3章 光学双稳光开关

3.1 光学双稳性概论

3.1.1 光学双稳性

3.1.2 光学双稳器件

3.2 全光型光学双稳器件

3.2.1 吸收型光学双稳器件

3.2.2 折射型光学双稳器件

3.2.3 其他全光型光学双稳器件

3.3 电光混合型光学双稳器件

3.3.1 电光非线性F-P型光学双稳器件

3.3.2 电光偏振调制型光学双稳器件

3.3.3 电光M-Z干涉仪型光学双稳器件

3.3.4 其他电光混合型光学双稳器件

3.4 光学双稳性的稳定性理论

3.4.1 光学双稳性的稳定性

3.4.2 光学双稳性的不稳定性

参考文献

第4章 非线性干涉仪全光开关

4.1 非线性耦合器全光开关

4.1.1 线性对称光耦合器原理

4.1.2 对称耦合器自相位调制全光开关

4.1.3 非对称耦合器交叉相位调制全光开关

4.1.4 非线性耦合器共振非线性全光开关

4.2 非线性M-Z干涉仪全光开关

4.2.1 对称MZI与实现光开关的条件

4.2.2 两臂折射率不同的MZI全光开关

4.2.3 两臂长度不同的MZI全光开关

4.3 非线性环共振器全光开关

4.3.1 单耦合器环共振器全光开关

4.3.2 具环共振器M.Z干涉仪全光开关

4.3.3 双耦合器环共振器全光开关

4.4 非线性Sagnac干涉仪全光开关

4.4.1 对称Sagnac干涉仪理论

4.4.2 含非对称耦合器的SI全光开关

4.4.3 用不同频率泵浦光的SI全光开关

4.4.4 环中偏置光放大器的SI全光开关

4.4.5 采用非线性耦合器的SI全光开关

参考文献

第5章 含光放大器的全光开关

5.1 光放大器基本原理

5.1.1 光放大器原理

5.1.2 掺铒光纤放大器

5.1.3 半导体光放大器

5.2 含EDFA环共振器全光开关

5.2.1 含EDFA环耦合MZI全光开关

5.2.2 含EDFA的DCRR全光开关

5.2.3 含EDFA的DCRR光学双稳开关

5.3 含半导体光放大器的全光开关

5.3.1 sOA的交叉增益调制

5.3.2 SOA的交叉相位调制

5.3.3 SOA的四波混频

参考文献

第6章 纳米光子学全光开关

6.1 纳米波导共振环全光开关

6.1.1 微环耦合MZI型纳米波导光开关

6.1.2 单耦合器微环型1×1纳米波导光开关

6.1.3 双耦合器微环型l×2纳米波导光开关

6.2 光子晶体全光开关

6.2.1 光子晶体的基本概念

6.2.2 二维光子晶体耦合器全光开关

6.2.3 二维光子晶体环共振器全光开关

6.2.4 二维光子晶体非线性MCI全光开关

6.2.5 一维光子晶体带隙移动双稳开关

6.2.6 二维光子晶体带隙移动全光开关

6.2.7 二维光子晶体缺陷位移全光开关

6.2.8 三维光子晶体全光开关

6.3 表面等离子体激元全光开关

6.3.1 表面等离子体激元及其极化子波

6.3.2 金属纳米结构的吸收谱及其应用

6.3.3 光栅耦合型SPP全光开关

6.3.4 棱镜激发型SPP全光开关

6.3.5 非线性光栅型SPP光学双稳开关

参考文献

第7章 非线性光纤光栅全光开关

7.1 非线性光纤布拉格光栅全光开关

7.1.1 光纤布拉格光栅全光开关原理

7.1.2 交叉相位调制FBG全光开关

7.1.3 自相位调制FBG全光开关

7.1.4 高非线性FBG全光开关

7.1.5 相移光纤光栅全光开关

7.2 非线性长周期光纤光栅全光开关

7.2.1 长周期光纤光栅全光开关原理

7.2.2 LPBG自相位调制全光开关

7.3 非线性长周期光纤光栅对全光开关

7.3.1 以常规光纤连接的LPFG对全光开关

7.3.2 以非线性光纤连接的LPFG对全光开关

7.4 非线性光纤布拉格光栅对的光学双稳开关

7.4.1 单FBG的传输矩阵

7.4.2 非线性FBG对光学双稳性的调制和反馈公式

7.4.3 非线性FBG对的光学双稳特性

参考文献

第8章 光学限制全光开关

8.1 光限制器概述

8.1.1 光限制的概念和用途

8.1.2 光限制器的分类与参量

8.2 反饱和吸收效应

8.2.1 反饱和吸收物理模型

8.2.2 动态反饱和吸收方程

8.2.3 稳态反饱和吸收方程解

8.3 线性光限制器

……

第9章 其他原理的全光开关

第10章 光开关在通信中的应用

参考文献

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激光的产生标志着光学有了与电学一样的相干光源。自此以后光子技术与电子技术展开了长期的竞赛，究竟谁能成为信息技术的主角?半个世纪竞赛的结果证明，电子技术与光子技术各有所长。电子技术在20世纪取得了辉煌的成就，计算机、互联网、移动通信的普及，使人类的生活发生了彻底变化，这是因为电子技术擅长信息处理，特别是数字化信息的处理。至于光子技术，则擅长信息传输，并具有宽带、大容量和并行处理等优点，因此近30年来光子技术有很大的发展。现在信息的有线传输和信息存储等电子技术领域已经被光子技术占领。例如，光纤通信代替了电缆通信;光盘存储代替了磁盘存储。在传感领域光子技术也逐渐变成了主角:光纤光栅传感器代替了电子应变传感器。甚至当今广泛使用的电子计算机，它的外部设备阵地(存储、显示、输入/输出等)也已经被光子技术占领。但是计算机的芯片仍被电子技术垄断，这是因为电子开关(或晶体管)还不能被光子开关(或光晶体管)。因此，电子技术的最后堡垒--数字化信息处理还没有被光子技术攻占。光子技术最后胜利的标志就是攻下这个电子技术的最后堡垒，即用全光开关代替现有的电子开关，实现真正的光子集成芯片和高速、海量的光子数字信息处理。

科学家的梦想之一是实现全光通信、全光网络和全光计算机。要实现这个梦想，就要研究出实用化的全光开关，即要求驱动光开关的光功率可与被控光信号的功率相比(开关功率在毫瓦以下);开关速度比现有电子开关速度更快(开关时间在皮秒以下)。全世界的科学家耗时半个世纪，耗费大量资金，至今还没有研究出可供上市的全光开关产品。但是，人们已经历了长时间、多方面的探索，积累了丰富的经验。本书试图把人们对全光开关研究的主要物理思想和基本原理系统地介绍给读者，故本书取名为"全光开关原理"。书中也包含了作者多年来从事全光开关原理研究的主要研究成果。

作 者: 李淳飞 著 丛 书 名:出 版 社: 科学出版社ISBN:9787030279323出版时间:2010-07-01版 次:1页 数:325装 帧:精装开 本:16开所属分类:图书 > 科学与自然 > 物理学