光計算技術基礎 [Fundamental of Optical Computing Technology] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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李修建，賈輝，楊俊波 等 著

圖書標籤:

• 光計算
• 光學計算
• 光子計算
• 計算光學
• 光信息處理
• 並行計算
• 新型計算
• 光電子學
• 信息技術
• 計算機科學

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118089608

版次：1

商品編碼：11374774

包裝：精裝

外文名稱：Fundamental of Optical Computing Technology

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：234

正文語種：中文

內容簡介

　　光計算技術是一種很有前途的新概念計算技術，部分技術已經在超級並行計算機上得到成功應用。《光計算技術基礎》對一些主要的光計算技術和器件的原理、實驗技術、最新研究成果和應用進行瞭描述，內容涵蓋瞭半導體多量子阱光電子器件、VCSEls光源、微光學和衍射光學元件、光學存儲、並行光互連、光學緩存等主要的光計算技術和器件，並對未來光計算技術的發展作瞭展望。
　　《光計算技術基礎》可供計算機科學、物理學、材料科學、自動化等學科領域的研究人員和高等院校研究生、本科生進行研究和教學參考。

目錄

第1章 光計算技術概述
1.1 計算發展史及發展趨勢
1.1.1 原始計算時代
1.1.2 手工計算時代
1.1.3 機械和機電計算時代
1.1.4 電子計算時代
1.1.5 超級並行計算機現狀及其發展
1.1.6 未來計算機技術發展展望
1.2 光計算概念及涵義
1.2.1 光學基本數字運算操作
1.2.2 光計算機係統結構基本模型
1.3 光學計算處理基礎
1.3.1 全息光柵
1.3.2 光學傅裏葉變換
1.3.3 阿貝成像原理與空間濾波
1.3.4 光學相關器
1.3.5 光學數字處理
參考文獻

第2章 半導體多量子阱光電子邏輯器件
2.1 半導體多量子阱基本原理
2.1.1 微納材料與量子局限效應
2.1.2 半導體多量子阱與自電光效應
2.2 自電光效應器件基本原理與特性
2.2.1 如何實現自電光效應
2.2.2 二極管偏置自電光效應器件實現雙穩態
2.2.3 對稱自電光效應器件
2.2.4 對稱自電光效應器件實現邏輯運算
2.3 多量子阱調製器的優化及特性
2.3.1 反射型調製器
2.3.2 非對稱F-P反射型調製器
2.3.3 多量子阱調製器性能
2.4 麵陣集成自電光效應陣列器件
2.4.1 多量子阱調製器和電子電路的集成-靈巧像素
2.4.2 多量子阱空間光調製器
2.5 總結及展望
參考文獻

第3章 光計算中的微型光源
3.1 概述
3.2 側麵發射光電子器件
3.2.1 LED與LD
3.2.2 功能光互連與半導體光源的發展
3.3 LED及LD模式垂直錶麵發射光源的結構及原理
3.3.1 LED模式垂直錶麵發射光源結構和功能特點
3.3.2 LD模式垂直錶麵發射光源初步
3.3.3 垂直錶麵發射光源的集成
3.4 VCSELs激光器
3.4.1 VCSELs的結構
3.4.2 VCSELs特性
3.4.3 VCSELs的優化設計
3.4.4 VCSELs的進展及趨勢
3.5 微型激光器的應用
3.5.1 光學邏輯器件
3.5.2 串行一並行數據轉換
3.5.3 並行光數據連接
3.6 總結及展望
參考文獻

第4章 微光學與衍射光學元件
4.1 引言
4.2 微光學元件設計
4.2.1 幾何光學設計
4.2.2 設計的標量分析
4.2.3 設計的矢量分析
4.3 微光學元件的加工技術
4.3.1 離子交換製備技術
4.3.2 利用相位掩膜的模擬光刻蝕技術
4.3.3 電子東納米光刻製造技術
4.4 平麵微透鏡陣列及其應用
4.4.1 膨脹結構的平麵微透鏡
4.4.2 微透鏡陣列應用
4.5 衍射光學元件的理論基礎
4.5.1 綫性閃耀光柵
4.5.2 衍射透鏡
4.5.3 衍射效率
4.6 二元光學元件
4.6.1 二元光學元件的設計
4.6.2 二元光學元件的製作
4.6.3 二元光學元件的應用
4.7 總結及展望
參考文獻

第5章 光學存儲器件
5.1 概述
5.2 雙光子吸收原理及其應用
5.2.1 雙光子過程
5.2.2 利用雙光子過程進行3D讀寫
5.3 光摺變效應及空間光調製器
5.3.1 光摺變效應及光摺變晶體
5.3.2 光摺變光尋址空間光調製器
5.3.3 光摺變空間光調製器的圖像操作
5.4 光學全息存儲
5.4.1 光學全息存儲概述
5.4.2 光學體全息存儲
5.5 近場光學存儲
5.5.1 超分辨近場結構光存儲概述
5.5.2 超分辨存儲實現的基本原理
5.5.3 超分辨掩膜的近場光學特性
5.6 光學存儲器件展望
參考文獻

第6章 並行光互連
6.1 概述
6.2 光交換與光互連網絡初步
6.2.1 光交換技術簡介
6.2.2 光互連網絡技術簡介
6.3 全混洗變換的基本理論與分析
6.3.1 PS變換的基本理論
6.3.2 二維全混洗變換的理論
6.3.3 PS及FPS變換的實現方法
6.4 微光學元件實現全混洗變換
6.4.1 微閃耀光柵陣列實現左混洗變換
6.4.2 微閃耀光柵實現RPS和IPS混洗變換
6.4.3 微閃耀光柵麵陣實現二維全混洗變換
6.5 采用微光學元件的光互連模塊
6.5.1 微光學元件在Omega光互連網絡中的應用設計
6.5.2 利用微光學元件設計全交叉光網絡模塊
6.5.3 利用微光學元件構建二維榕樹網絡
6.5.4 微閃耀光柵解復用器與分束器設計
6.6 總結及展望
參考文獻

第7章 光緩存與全光同步技術前沿
7.1 概述
7.2 基於慢光原理的光學緩存與同步
7.2.1 慢光基本原理
7.2.2 慢光技術介紹
7.3 光緩存與同步技術展望
參考文獻

前言/序言

光計算技術基礎 本書獻給那些對信息處理的未來充滿好奇，並渴望探索其深層原理的讀者。 隨著信息時代的飛速發展，我們對數據處理能力的需求呈現齣爆炸式的增長。傳統的電子計算方式在處理海量數據、執行復雜並行任務以及應對日益嚴峻的能耗問題時，正逐漸顯露齣其固有的瓶頸。在這樣的背景下，一種顛覆性的技術——光計算——正以前所未有的速度崛起，它以光子作為信息載體，利用光的獨特屬性，為解決當前計算難題開闢瞭嶄新的道路。 《光計算技術基礎》一書，旨在為讀者構建一個全麵、深入且易於理解的光計算技術知識體係。本書並非僅僅停留在概念的介紹，而是緻力於揭示支撐光計算的物理原理、關鍵技術以及潛在的應用前景，為有誌於投身於這一前沿領域的科研人員、工程師以及對未來計算充滿憧憬的學生提供堅實的理論基礎和實踐指導。 本書核心內容概述： 第一部分：光子的奇妙世界——光計算的物理基石 在本書的開篇，我們將帶領讀者深入探索光的基本性質，以及這些性質如何被巧妙地轉化為計算的載體。 光的本質與傳播： 我們將從電磁波理論齣發，闡述光的波動性和粒子性，以及光在不同介質中的傳播規律，包括摺射、衍射和乾涉。這些基本光學現象是理解光信號處理的關鍵。 光的調製與解調： 如何將信息“裝載”到光信號上，又如何從中“提取”信息？本書將詳細介紹各種光調製技術，如幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）以及偏振調製，並探討相應的解調技術，為光通信和光計算中的信息編碼打下基礎。 非綫性光學效應： 這是光計算區彆於傳統光學現象的核心。我們將深入講解非綫性光學效應，如二次諧波産生、三次諧波産生、自聚焦、光剋爾效應等。這些效應允許光與光之間發生相互作用，為實現邏輯門、開關等計算基本單元提供瞭可能性。我們將追溯這些現象的物理機製，並探討如何利用材料的非綫性特性來設計光學器件。 光子的量子特性： 隨著量子計算的興起，理解光子的量子特性也變得至關重要。本書將適時引入量子光學概念，包括光子的疊加態、糾纏態以及光子探測的原理。雖然本書的重點在於經典光計算，但對量子特性的初步瞭解，將有助於讀者洞察未來光計算的發展方嚮，並理解光子在量子信息處理中的獨特優勢。 第二部分：構建光之邏輯——光計算的基本原理與器件 在掌握瞭光的基本屬性後，我們將進入本書的核心部分，詳細介紹如何利用這些屬性構建實現計算功能的物理單元。 光學邏輯門： 任何計算都離不開邏輯門。本書將係統介紹各種光學邏輯門的設計與實現原理，包括AND、OR、NOT、XOR等基本邏輯門。我們將探討如何利用非綫性光學效應、乾涉效應或衍射效應來構建這些光學邏輯門，並分析其工作原理和性能指標。 光學開關與存儲器： 實現計算不僅需要邏輯門，還需要能夠控製光信號流動的開關以及存儲信息的光學存儲單元。本書將詳細介紹光學開關的工作機製，以及光存儲器的不同類型，如基於飽和吸收、光緻變色材料或相變材料的存儲技術。 光學互連： 在復雜的計算係統中，信息的高速、低損耗傳輸至關重要。本書將重點探討光學互連技術，包括光波導、光縴以及自由空間光互連。我們將分析不同互連方式的優劣，以及如何設計高效的光學網絡來連接計算單元，從而剋服電子互連的帶寬和功耗瓶頸。 新型光學器件： 為瞭實現更高效、更緊湊的光計算係統，研究人員不斷開發新型光學器件。本書將介紹一些前沿的光學器件，如超材料光學器件、納米光子器件、光子晶體器件等。我們將闡述這些器件如何通過巧妙的結構設計來操控光場，從而實現傳統器件難以達到的功能，並為構建高性能光計算芯片提供可能。 第三部分：光之架構——走嚮實用的光計算係統 光計算的最終目標是構建齣能夠替代甚至超越現有電子計算係統的實用化係統。本部分將聚焦於光計算的係統架構和應用前景。 並行處理與光神經網絡： 光計算天然適閤並行處理，這使其在人工智能和機器學習領域具有巨大的潛力。本書將深入探討如何構建光學神經網絡，利用光子的並行性來加速深度學習的訓練和推理過程。我們將介紹基於光學加法器、光學乘法器以及光學激活函數的設計方法，並分析其在圖像識彆、自然語言處理等任務中的應用。 模擬光計算與數字光計算： 根據信息處理模式的不同，光計算可分為模擬光計算和數字光計算。本書將分彆介紹這兩種計算範式。模擬光計算利用光的連續性進行模擬信號的處理，在某些特定問題上可能更具優勢；而數字光計算則通過離散的光信號來執行邏輯運算，更易於與現有數字計算係統集成。我們將分析兩者的異同，並探討其適用的場景。 全光計算與光電混閤計算： 全光計算是指整個計算過程完全在光域中完成，其潛在的速度和能效優勢最為顯著。而光電混閤計算則結閤瞭光信號的傳輸優勢和電子器件的邏輯處理能力，是當前更具現實意義的發展方嚮。本書將詳細討論這兩種架構的實現挑戰與機遇，以及它們在不同應用中的前景。 光計算的應用前景： 光計算的應用潛力是巨大的，它有望在諸多領域帶來革命性的變革。本書將展望光計算在以下幾個關鍵領域的應用： 人工智能與機器學習： 加速模型訓練，實現更高效的推理。 科學計算與模擬： 解決大規模科學問題的計算瓶頸，如氣候模擬、流體力學仿真等。 數據中心與通信： 降低能耗，提高帶寬，實現更快的互連。 高性能計算： 構建超大規模的計算集群，解決當前計算無法觸及的問題。 生物醫學： 用於高分辨率成像、藥物研發加速等。 安全與加密： 開發基於光學的加密算法和安全通信係統。 學習本書的收獲： 閱讀《光計算技術基礎》後，您將能夠： 深刻理解光計算的物理基礎， 掌握光與信息交互的基本原理。 熟練掌握構建光學邏輯單元和基本計算器件的方法， 為設計和實現光計算係統奠定基礎。 清晰認識到光計算在解決當前計算瓶頸方麵的獨特優勢， 瞭解其在人工智能、高性能計算等領域的應用潛力。 把握光計算技術發展的最新動態和前沿方嚮， 為未來的研究和開發指明方嚮。 具備獨立思考和探索光計算未知領域的知識儲備， 成為推動這一革命性技術發展的重要力量。 本書的編寫力求嚴謹而清晰，兼顧理論深度與實際應用。我們采用循序漸進的方式，從基礎概念齣發，逐步深入到復雜的技術細節。豐富的圖錶和實例將幫助您更好地理解抽象的光學原理。無論您是光電領域的初學者，還是有一定基礎的科研人員，本書都將是您探索光計算世界的理想嚮導。 光計算的時代浪潮已然來臨，讓我們一同開啓這段激動人心的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

我最近在尋找一些關於信息存儲技術的深入資料，偶然間看到瞭這本書的簡介。雖然“光計算”這個詞聽起來有些專業，但它所暗示的“光”的速度和“計算”的效率結閤，立即勾起瞭我的興趣。我對書中關於“光存儲”和“光互連”的章節尤為關注，因為我目前正在研究如何更有效地管理和傳輸海量數據。如果光計算技術能夠在數據存儲和傳輸方麵帶來革命性的突破，那將對整個信息産業産生深遠的影響。我希望這本書能夠提供一些具體的案例分析，展示光計算技術是如何剋服傳統電子計算瓶頸的，例如在數據傳輸速率、功耗以及散熱方麵的優勢。同時，我也對書中關於“全息存儲”的介紹感到好奇，這聽起來就像是電影裏的情節，但如果能夠實現，那將是數據存儲領域的一大飛躍。我對這項技術在人工智能、大數據分析等領域的應用前景也充滿瞭期待，希望這本書能為我提供一些啓發。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對物理學原理在現代科技中應用的愛好者，尤其是那些能夠改變我們生活方式的顛覆性技術。這本書的齣現，就像是一股清流，讓我看到瞭信息處理領域新的可能性。我對書中關於“光子晶體”和“超材料”在光計算中的應用部分産生瞭濃厚的興趣，這聽起來就像是利用自然界的奇妙規律來構建強大的計算能力。我一直對光學現象和物質的相互作用著迷，而這本書似乎將這些抽象的物理原理與實際的計算應用巧妙地結閤在瞭一起。我希望書中能夠提供一些直觀的解釋，例如通過圖示或者類比，來幫助非專業讀者理解這些復雜的光學概念，並說明它們是如何被轉化為實際的計算操作的。此外，我對書中提及的“光子集成電路”的潛力也充滿瞭好奇，這是否意味著我們未來能夠擁有比現在更小巧、更強大的計算設備呢？

評分☆☆☆☆☆

我對科技的未來充滿瞭探索欲，特彆是那些能夠重新定義信息處理方式的技術。這本書的標題——“光計算技術基礎”——恰好滿足瞭我這種好奇心。我被書中對“光子芯片”和“三維光學存儲”的提及所吸引，這聽起來就像是構建一個全新的計算世界。我一直對集成電路的發展感到驚嘆，而光計算似乎是將集成電路的概念延伸到瞭光子的層麵。我希望這本書能夠深入淺齣地講解光子如何被操控以執行計算任務，以及光存儲技術如何實現超高密度的數據存儲。我對於書中關於“模擬光計算”和“數字光計算”的區分非常感興趣，想瞭解它們各自的適用場景和技術挑戰。雖然我沒有深厚的物理學背景，但我對“速度”、“效率”和“並行性”等概念有深刻的理解，並相信光計算在這方麵具有得天獨厚的優勢。我期待這本書能為我揭示光計算的宏偉藍圖，以及它將如何塑造我們未來的數字生活。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當吸引人，充滿瞭科技感和未來感。當我拿到它時，首先被它厚實的質感和精美的印刷所摺服。我本以為這會是一本晦澀難懂的學術專著，但翻開目錄，我發現裏麵涵蓋瞭從光計算的曆史淵源到各種新興的光計算器件和原理，內容非常豐富。尤其讓我好奇的是，書中對“光學神經網絡”和“量子光計算”等前沿領域的介紹，這讓我聯想到科幻電影中那些閃耀著神秘光芒的計算設備，不禁讓人心生嚮往。我一直對未來的信息處理技術充滿熱情，而光計算無疑是其中最令人興奮的方嚮之一。雖然我本人並非直接從事相關領域的研究，但我對物理學和計算機科學都有一定的瞭解，相信這本書能為我打開一扇瞭解前沿技術的大門，讓我能更深入地理解未來科技的發展趨勢。我特彆期待書中能夠詳細闡述不同類型光計算方法的優缺點，以及它們在實際應用中的潛力，這對於我評估這項技術的前景至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我一直關注著人工智能的最新發展，並深知計算能力是推動AI進步的關鍵。當我在書店看到這本書時，“光計算”這個詞 immediately 吸引瞭我，因為它暗示著一種超越現有電子計算瓶頸的全新計算範式。我尤其關注書中關於“光邏輯門”和“光存儲器”的章節，它們是構成光計算係統的基本單元。如果光計算能夠實現更快的計算速度和更高的能量效率，那麼它將極大地加速人工智能模型的訓練和推理過程。我希望這本書能夠解釋光信號如何被用於執行邏輯運算，以及如何通過光學手段實現數據的存儲和檢索。雖然我不是光學領域的專傢，但我對“並行處理”和“高帶寬”等概念非常熟悉，並相信光計算在這方麵具有巨大的優勢。我期待這本書能為我提供一個關於光計算如何為AI的未來提供強大動力的清晰視角，並展示它在更復雜的AI應用中的潛力。