光通信作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),逐漸成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一。本書采用通俗詼諧的語(yǔ)言,介紹光芯片、光器件、光模塊等相關(guān)的專業(yè)技術(shù),同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用、市場(chǎng)、歷史、發(fā)展等進(jìn)行多角度解讀。
20世紀(jì)60年代發(fā)明了激光器、70年代發(fā)明了低損耗光導(dǎo)纖維,開啟了光通信產(chǎn)業(yè)的大門。國(guó)際國(guó)內(nèi)光通信的發(fā)展如火如荼,應(yīng)用日益廣泛,逐漸與普通民眾的生活息息相關(guān)。本書語(yǔ)言詼諧,采用大量創(chuàng)意插圖,將專業(yè)的知識(shí)通俗化,給讀者以輕松愉悅的閱讀體驗(yàn)。
通俗、詼諧地解讀芯片、光器件、光模塊等光通信相關(guān)專業(yè)技術(shù)。
聊聊為什么寫這些文章,什么是我的初心
我在微信公眾號(hào)陸陸續(xù)續(xù)寫了些小文,很多人好奇,后臺(tái)也有很多留言,匯總起來(lái)大致有這么幾類:
● 認(rèn)為我的工作范圍有變化,比如之前的同事或者工作伙伴,問國(guó)華你現(xiàn)在專職做培訓(xùn)啦?沒有,這些事純屬業(yè)余時(shí)間閑寫幾筆。
● 高校老師和同學(xué),喜歡這些通俗易懂介紹產(chǎn)業(yè)的簡(jiǎn)圖。
● 新入通信行業(yè),苦于找不到入門途徑的兄弟姐妹們,希望快速便捷地了解。
● 行業(yè)里技術(shù)大牛、學(xué)術(shù)大牛太多啦,是真的多,這樣的人才都是各自單位的中流砥柱,沒有時(shí)間來(lái)寫。對(duì)我樂于寫字的雷鋒精神寄予了表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。
● 質(zhì)疑派,總認(rèn)為我有目的,而且是不可告人的目的,看到這些質(zhì)疑或者諷刺或者打擊,心里也不是太好受。
● 淡定派,是這兩年我微信群的朋友們,不驚訝我的生活節(jié)奏,不驚訝我是個(gè)穿高跟鞋、裙子的女漢子,也不驚訝我為什么愛聊這些。
● 國(guó)華,天天起那么早,是刻苦?勤奮?努力?這些詞一看就是苦哈哈的,真正的原因只有一個(gè),睡得早。
進(jìn)入正題,聊聊我的初心,為什么寫下這些文字?
● 做讓自己快樂和滿足的事。我喜歡每天清晨,一杯咖啡、一臺(tái)電腦,感受著日升月落,風(fēng)卷云舒,四季交替。
● 我是理工科女生,喜歡理清楚事物的邏輯?磦(gè)生活大爆炸,然后滿世界地想和人聊聊宇宙大爆炸的那一個(gè)普朗克時(shí)間、宇宙幾點(diǎn)、上帝的容身之所等。我既然工作接觸的是光通信這些技術(shù),也就想理解光通信的技術(shù)邏輯。
● 做這件事很辛苦嗎?
這個(gè)怎么說(shuō)呢,我說(shuō)樂在其中好像有點(diǎn)矯情哈。累,又不覺得累。和女生逛街一樣的累,但也樂在其中。
記得幾年前,公司讓我了解一下光模塊內(nèi)半導(dǎo)體芯片的工藝過(guò)程。我雖整理了洋洋灑灑幾十頁(yè),其實(shí)還是懵懵的感覺。后來(lái)去華中科技大學(xué)聽張道禮老師講的半導(dǎo)體物理,那個(gè)夏天的周末基本都在教室里度過(guò),每逢愛人加班或出差開會(huì),我就要帶著孩子去學(xué)校。在我孩子給張老師表演了跆拳道、拉丁舞、拼音、繪畫各種技藝,吃了哥哥姐姐們無(wú)數(shù)零食后,我們娘兒倆都收獲頗豐,我對(duì)半導(dǎo)體的疑問有了一部分答案開心地抓狂,我孩子獲贈(zèng)了一套臺(tái)灣版的小小牛頓的語(yǔ)音故事和一套小牛頓的兒童科普書籍。
● 我怎么會(huì)喜歡寫技術(shù)?IT圈子是個(gè)神奇的世界,這里的男生多,寫代碼的,畫電路的,守著機(jī)房祈禱別出bug的,拿起電話重啟先試試的,喜歡聊國(guó)家大事的,喜歡聊宇宙萬(wàn)物的,喜歡較真一個(gè)數(shù)字的二進(jìn)制、十六進(jìn)制各種表達(dá)方式的。
作為這個(gè)圈子的少數(shù)派女生,雖不惑之年,還是喜歡天馬行空地聊聊這些。
我也喜歡首飾,可我的首飾臺(tái)上是游標(biāo)卡尺、超聲波清洗器、鉆石測(cè)試儀、尖嘴鉗、鴨嘴鉗……
這就是我,一個(gè)IT圈中的中年女人。閑時(shí)喜歡寫點(diǎn)文字,可能不成系統(tǒng),不成章節(jié)。
匡國(guó)華,籍貫河北省石家莊市。畢業(yè)于電子科技大學(xué),曾就職于華中光電技術(shù)研究所和中興通訊,光通信行業(yè)從業(yè)近二十年,2015年創(chuàng)辦光通信行業(yè)自媒體光通信女人,創(chuàng)號(hào)4年,平均年閱讀超過(guò)300萬(wàn)人次,漸成為行業(yè)內(nèi)主要的技術(shù)、市場(chǎng)、咨詢交流平臺(tái)。2016年創(chuàng)辦菲魅通信技術(shù)有限公司,為光通信行業(yè)供應(yīng)鏈、人才特聘、共享資源提供服務(wù)。
千百年來(lái)的光學(xué)大科學(xué)家 2
半導(dǎo)體集成電路的起源 7
光模塊在通信系統(tǒng)中的地位城門副將 10
光收發(fā)模塊及封裝 13
什么是光纖 25
光纖傳輸原理 30
光纖數(shù)值孔徑 32
干線傳輸光纖設(shè)計(jì) 34
保偏光纖、蝴蝶結(jié)/領(lǐng)結(jié)/熊貓型光纖 40
非線性效應(yīng)之自聚焦、自相位調(diào)制 42
海底光纜防鯊/防腐…… 45
模場(chǎng)直徑,麥克斯韋方程組與波動(dòng)、波導(dǎo)、模式之邏輯 56
DWDM中如何鎖定波長(zhǎng) 61
折射率、相對(duì)折射率、相對(duì)折射率差、有效折射率 63
直接調(diào)制激光器的啁啾與色散 67
OTDR、瑞利散射、菲涅耳反射 70
拉曼效應(yīng)、拉曼散射、拉曼受激散射、拉曼受激散射放大器 76
光的傳輸及色散 81
光學(xué)非線性效應(yīng)之倍頻 87
第一章
光學(xué)發(fā)展史
第二章
光纖
第三章
光的原理
1
漫
談
光通信
2
光電效應(yīng) 90
激光器發(fā)明里程碑編年 94
量子阱的前奏超晶格的發(fā)明 97
BiCMOS工藝以及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 99
CMOS結(jié)構(gòu) 103
雙極型晶體管,開關(guān)特性 107
PN結(jié)、P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體 110
摻雜、擴(kuò)散與離子注入 116
黑磷比石墨烯還霸氣的材料 119
激光器選擇三五族材料的來(lái)源 122
二極管泵浦固體激光器、808激光器 128
SOA,F(xiàn)PSOA和TWSOA 130
EDF和EDFA吸星大法 132
探測(cè)器的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù) 135
PIN,APD型光電探測(cè)器基本結(jié)構(gòu) 138
光電探測(cè)器原理PIN/APD/MSM 142
垂直腔面發(fā)射激光器 144
DFB激光器的發(fā)散角、脊波導(dǎo)與掩埋結(jié)構(gòu)的區(qū)別 146
量子點(diǎn)激光器體材料、量子阱、量子線、量子點(diǎn) 149
激光器發(fā)光原理的通俗理解 152
為何APD的最大輸入光功率小于PIN 154
特種光纖之防鼠光纜 159
硅基光源在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的難度 161
硅光子集成 165
第四章
半導(dǎo)體物理
第五章
有源器件
目 錄
光濾波器介質(zhì)膜濾波、FP濾波 169
MEMS以及MEMS在光學(xué)上的應(yīng)用 172
陣列波導(dǎo)光柵 175
什么是硅波導(dǎo)?與光纖耦合很難 177
光衰減器 178
光纖連接器中的陶瓷插芯 182
美麗的單行線光隔離器 185
活動(dòng)連接器端面PC,UPC,APC等 187
關(guān)于193 nm 光刻光源經(jīng)久不衰的原因 192
英特爾半導(dǎo)體14 nm/16 nm工藝中的FinFET 194
半導(dǎo)體芯片制造流程與設(shè)備 199
光模塊測(cè)試之眼圖模板 207
光模塊測(cè)試之光功率、靈敏度、飽和來(lái)源 210
光模塊測(cè)試之消光比的意義 214
光通信測(cè)試之眼圖濾波器的意義,接收機(jī)的帶寬選擇 216
光模塊測(cè)試之消光比、平均光功率、光調(diào)制幅度光功率 220
光的調(diào)制格式與復(fù)用模式 223
直接調(diào)制與電吸收調(diào)制 231
DPQPSK 233
偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)碼型發(fā)生器 236
PRBS之觸發(fā)器、非門、與非門 240
什么是PAM4 244
第六章
無(wú)源器件
第七章
工藝和測(cè)試
第八章
調(diào)制和傳輸格式
漫
談
光通信
光器件封裝工藝之Lot、Wafer、Bar條、Die、Chip的區(qū)別 247
光器件封裝工藝之金絲鍵合 250
光器件氣密封裝之玻璃封裝、COB樹脂密封 254
10 G,25 G,100 G光器件用的封裝金屬陶瓷 256
TO與蝶型封裝,TO38,TO46,TO56 262
熱電制冷器、帕爾貼效應(yīng)、熱電效應(yīng) 264
激光器TO的透鏡,球/大球/非球透鏡 267
光器件的激光調(diào)整焊 271
傳統(tǒng)同軸光器件TOSA,ROSA,TRIOSA…… 274
跨阻放大器(TIA) 279
光收發(fā)模塊2R與3R 283
光模塊的多源協(xié)議 286
激光驅(qū)動(dòng)器,為何選擇差分驅(qū)動(dòng) 288
激光驅(qū)動(dòng)器 292
為何光模塊要做自動(dòng)光功率控制電路 295
光模塊數(shù)字診斷8472協(xié)議的前世今生 297
傳統(tǒng)波分與光傳送網(wǎng)的區(qū)別,80波與96波怎么數(shù) 301
100 G光模塊,線路側(cè)和客戶側(cè) 302
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)為什么需要突發(fā)功能 307
光纖寬帶通信(FTTx)與PON 310
10 G PON模塊標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)稱與非對(duì)稱/XGPON/XGSPON 317
FSAN組織與標(biāo)準(zhǔn) 319
SFF協(xié)議樹 321
ITU組織架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)樹 336
第九章
光器件封裝
第十章
光模塊
第十一章
標(biāo)準(zhǔn)
目 錄
硅光子新聞,美國(guó)AIM、德國(guó)SPEED、歐洲IMEC、
日本PECST等 347
更新光通信市場(chǎng)之光纖光纜 348
光通信市場(chǎng)盤點(diǎn)之全球及中國(guó)電信業(yè) 351
光通信市場(chǎng)之光模塊、光器件廠家財(cái)報(bào) 352
光收發(fā)模塊的市場(chǎng)分析 354
兩則美國(guó)報(bào)道,光子集成上千光學(xué)陣列和光電集成
調(diào)制解調(diào)器 356
盤點(diǎn)2015年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)、產(chǎn)能、并購(gòu)案 358
20152022年光子集成電路行業(yè)分析報(bào)告述評(píng) 362
縮略詞對(duì)照表 365
第十二章
市場(chǎng)