光束pdf

1. 光學零件加工技術

由於激光具有方向性好，高能量和單色性好等一系列優點，自六十年代問世以來，就受到科研領域的高度重視，推動了諸多領域的迅猛發展，尤其是激光在加工領域中的應用。傳統的激光加工機在工業產品中，已得到了廣泛應用，近年來在激光微加工方面也受到廣泛重視。

激光微加工對生產具有小孔或細小溝槽結構復雜的電子器件、醫療和汽車製品有重大意義。因為這類產品孔的直徑和溝槽尺寸越來越小，而這些尺寸的公差越來越嚴格。只有激光才能滿足對微加工零件提出的從1μm到1mm的所有要求。激光加工熱作用區域小，可以准確地控制加工范圍和深度，保證高的重復性，良好邊緣和廣泛的通用性[1]。

在微系統製造中，人們廣泛採用硅各向異性刻蝕和LIGA(利嗄)技術加工各種微型結構。前者適合加工硅的二維結構和小深寬比的三維結構；後者能夠加工精密的三維結構，不僅適用於硅而且也適用於加工金屬、塑料和陶瓷。然而這種技術要求的條件比較苛刻，它需要同步輻射X射線源，而且模的製作也很復雜，因此很難普及。還有一點也必須指出，LIGA工藝與IC不兼容，這在一定程度上限制了它的使用。

90年代初發展起來的激光微加工工藝既能加工出較為復雜的微型結構，且所要求的條件又不那麼苛刻，在實驗室和工廠較容易實現[2]。

激光微加工所涉及的應用領域較寬，本文著重介紹激光束在UV（紫外）波段或532nm和1.06μm段激光微加工的應用,工作狀態為脈沖狀態,加工應用的范圍為微電子和微機械（MEMS）。激光束的其它應用不在本文贅述。

2.脈沖激光直接微加工技術

脈沖激光直接微加工技術是利用高能量激光脈沖對固體直接加工，主要是基於激光燒蝕過程。在燒蝕過程中，固體材料所吸收的激光能量使材料從加工表面噴射出來。激光和固體間的燒蝕作用與固體材料以及脈沖激光參數密切相關。脈沖激光參數主要包括激光的波長、脈沖寬度和脈沖強度。在適宜的條件下，幾乎所有的固體材料脈沖激光都能夠加工，而且現在經研究已經建立了多種材料的脈沖激光加工參數[3]。

圖一(a)所示的是一種常見的準分子激光加工設備的主要結構。激光光束經過一系列器件，包括快門、可調衰減器、光束整形器和歸一化器，最後照射到掩模上。在這個結構中，光束整形器改變光束形狀，使其近似為正方形，然後歸一化器再把光分成許多光束，每束光從不同方向照射掩模（圖一(b)）。這不僅提高了光照射的均勻性，同時也引入了離軸元件。離軸光照射可以完成垂直結構甚至鑽蝕結構的加工，而使用傳統的平面光照射無法加工出這樣的結構。在整個系統中一般需要一些輔助設備進行準直，比如CCD視頻感測器或獨立的非線性顯微鏡。

脈沖激光直接微加工技術的主要特點之一是能夠加工復雜的三維表面輪廓。對不同的掩模進行多次曝光可以加工階梯式多級結構，而在曝光時間內掃描掩模可以完成連續切削，也可以用半色調掩模直接進行投影燒蝕來完成連續切削[4]。掩模和工件一般都安裝在步進馬達控制的精密移動平台上，通過計算機實現自動掃描操作。在加工過程中可以改變其它脈沖激光參數，比如激光光通量和重復頻率。此外，還可以通過改變數值孔徑NA來改變離軸照射的最大視角，見圖一(b)，從而可以在恆定的激光光通量條件下加工不同側壁角度的結構。

圖一(a)準分子激光加工設備框圖 (b)光學系統圖

脈沖激光直接微加工技術的另一個特點是可以加工多種材料[5]，尤其適用於聚合物材料的加工。大多數聚合物在激光的頻譜內都有很強的能量吸收，保證了激光與工件間的能量耦合，而相對較低的熱傳導性又保證了燒蝕過程中的熱量擴散和受熱影響的區域很小。大多數情況下，可以得到很好的表面光潔度，附加損失(熔化和碎屑)也可達到最小，這是許多其它材料不具備的特性。例如，由於金屬的反射率和熱傳導率較高，用脈沖激光加工具有很高的燒蝕閥值，加工過程中有嚴重的附加損耗。但是，如果加工對象是沉積在導熱性較差的基體表面的金屬薄膜時，用脈沖激光就可以得到很好的加工效果。

脈沖激光直接加工MEMS器件中最成功的例子是噴墨列印頭的加工[6]。另外，脈沖激光很高的峰值功率和3D結構加工能力也可應用到微流控晶元的加工中。微流控晶元中的主要部件，像微通道、微過濾器、微攪拌器和微反應器都需要3D結構(或至少2.5D)。此外，作為微流控晶元的材料，聚合物比硅基底的材料更適於用脈沖激光進行微加工。

MEMS直接加工的例子最近也有報道，如在硅底上製作雙壓電晶片微執行器[7]以及多層磁性材料執行器[8]等。另外，飛秒激光微加工技術發展也很快[9]。由於飛秒激光有很高的能量密度，這使得它在MEMS加工中的某些方面具有很好的應用前景，比如利用標準的透明材料與高能量多光子的劇烈作用可以在透光材料上加工微結構。

2.1直接加工

這里所用的術語「直接加工」是用來描述用激光束聚焦點來進行材料加工的過程。這項技術廣泛應用於對高精度和小尺寸有要求的微機械加工，包括燃料注入器的鑽孔、氣體感測器的鑽孔、太陽能電池的刻畫以及MEMS的原型處理。工件是用檢流掃描儀和可移動平台隨著光束移動，同時用激光加工，從而得到預期的圖案。加工速度通過調節檢流掃描儀可達10ms-1 [10]。

圖二：（a）用檢流掃描儀和X-Y可移動平台的直接加工的示意圖 （b）MicrAlater M1000 直接加工的激光器設備

2.2 鑽孔

使用在X-Y平台或檢流掃描儀上的聚焦激光束的一系列的孔的加工在燃料注入器、氣體感測器、微小電路板和探測器卡片的鑽孔都有廣泛應用。圖三顯示的就是用來IC（integrated circuit）測試的探測器卡片的一部分。100μm孔是在500μm厚的硅氮化物晶體上用355nm的ND:YAG激光鑽孔的。使用AblataCAM軟體能將文件直接轉化成激光器設備加工過程。利用這項技術能在探測器卡片上加工幾乎任何形狀的孔。

圖三：（a）在硅氮晶體探測器卡片上的用來IC測試的100μm孔 b）在硬質鋼上用來燃料注入的孔

發動機對低損耗和更佳的燃料利用率需求，引起對更小的孔和更厚的有壁燃料注入器的深入研究。由於傳統EMD技術對於柴油機注入器的鑽孔的限制，使得激光加工技術成為下一代柴油機引擎的關鍵技術。孔的直徑為30-100μm公差為±1.5μm，錐角小於0.5度。圖三（b）顯示的是用Nd:YAG激光器在532nm在柴油機注入器上加工的孔。

2.3太陽能板加工

在1.06μm波上工作的激光器設備，其典型的能量為幾十瓦，廣泛的應用於薄膜太陽能板的玻璃底層上的精細線性雕合。這種過程和發射技術的結合與BTS能夠使太陽能板在高速的情況下能保持非常高的精度和准確率。圖四（a）是無定型硅薄膜在雙激光系統（1.06μm和532nm）下的加工過程的示意圖。IR YAG激光束用來在ITO層上劃近似30μm寬的線，接著α－Si的沉積和可見YAG激光束在盤的附近穿過α－Si層來加工50μm直徑的相互連接。而ITO層是不受加工過程影響的。接著鋁電極層沉積，用可見光YAG激光來加工大概25μm寬的軌跡，來完成板的加工過程。太陽能板的樣板的部分加工過程如圖四所示。用580nm來加工400mm板的每一層大概需要1分鍾。

圖四：（a）用雙波長激光系統加工的太陽能板
b）在薄膜α－Si太陽能板上的劃線和相互連接的照片

3.最新研究動態

3.1用於微加工的UV激光鑽孔機械－Meister 1000DF
MHI出品了最新DUV266nm激光鑽孔機Meister 1000DF，能在所有新的固體UV－YAG振盪器上應用。用Meister 1000DF能在不同材料、不同工作環境下進行高質量的微加工。特點：半導體泵浦固體激光器諧振腔能達到很高的壽命和具有很高的可靠性，高能量密度266nmUV輸出,能實現50－200μm直徑的微小鑽孔,高速和裝備了檢流掃描儀[11]。

圖五：加工應用的樣品圖
（a）透孔： 直徑100μm 聚醯亞胺樹脂：厚度25μm
（b）透孔：直徑100μm 陶瓷：厚度250μm

圖六：結構圖

3.2 DPSS UV 激光器

高脈沖355nm激光器（LD泵浦 YV04 激光器+ SHG + THG）空氣冷卻。概要：這種激光器是緊湊和空氣冷卻類型的高循環脈沖DPSS UV激光器（355nm）。非線性晶體GdYCOB應用於這種激光器（已由大阪大學發明）。因此能獲得高光束質量和穩定輸出。並且非常容易維護和操作，廣泛應用於微加工、精確測量等等[12]。

3.3 DPSS綠色激光器

高脈沖532nm激光器（LD泵浦 YVO4激光器+ SHG) 空氣冷卻。概要：這種激光器是緊湊和空氣冷卻類型的高循環脈沖DPSS綠色激光器（532nm）。具有很好的輸出穩定性和高光束質量。並且易於維護和操作，能廣泛應用於微加工、測量等等。

3.4 DPSS YVO4激光器

高脈沖1064nm激光器（LD泵浦 YVO4激光器）空氣冷卻。概要：這是一種緊湊、空氣冷卻以及易於維護的DPSS激光器。用LD泵浦並且用光纖輸出。由於在加工過程中有高重復性、熱張力等特點，因此能被小型化。所以能廣泛應用於高速標刻、激光加工和產生諧波的光源。

4.結 論

從加工材料范圍和3D加工靈活性方面，脈沖激光具有特有的加工能力。脈沖激光加工技術和其它微細加工的主流技術相結合可以為MEMS的未來發展提供重要的加工手段。脈沖激光加工技術的主要應用領域有基於功能材料的微驅動器、微流控器件和系統。另外，脈沖激光還具有特有的微部件操控和連接能力，因此，對MEMS的集成和封裝技術也將作出巨大的貢獻。

參考文獻：
[1] 耿淑傑, 激光微加工的進展[J]. 激光與紅外,1997,27(6):330-332.
[2] 張光照，劉焱，微機械加工技術。感測器技術，1997，16（3）：57-60
[3] 李艷寧，唐 潔，饒志軍，宋曉輝，胡曉東，傅 星，胡小唐,脈沖激光MEMS加工技術[J].微納電子技術,2003:159-163.
[4] RIZVI N. Microstructuring with excimer lasers[J]. MST News, 1999.1:18-21
[5] GOWER M C. Excimer laser: current and future applications in instry and medicine[A].in: CRAFER RC, OAKLEY PJ. Laser Processing in Manufactuing[M]. Chapman & Hall, 1994.
[6] ROMAN C. Excimer lasers drill precise holes with higher yield[J]. Laser Focus World, August 1995.
[7] LI J, ANANTHASURESH GK. A quality study on the excimer laser micromachining of electro-thermal-compliant microdevices[J]. Micromech Microeng. 2001,11；39-47
[8] FLEGING W P, et al. Laser micromachining for applications in thin film technology[J]. Applied Surface Science,2000,154-155:633-639
[9] OSTENDORF A. The use if vacuum UV wavelengths and ultrashort pulses for machining of dielectrics[A]. Proc. ICALEO, 2000 Laser Microfabrication Conf[C].2000,A1-10
[10] http://www.exitech.co.uk/pdfFiles/Thin%20Films%20Paper%20HJB%202003.pdf.
[11] http://www.mhi.co.jp/kobe/mhikobe-e/procts/etc/uvlaser.htm
[12] http://www.neoark.co.jp/Eng/eng-PDF/YVO4_355.PDF

2. 求《我的第一本科學漫畫書》系列PDF檔!!!謝謝!!

《我的第一本科學漫畫書》之《昆蟲世界歷險記》
李駿
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3. 區域網技術

一、區域網的特徵：

區域網分布范圍小，投資少，配置簡單等，具有如下特徵：

1．傳輸速率高：一般為1Mbps--20Mbps，光纖高速網可達100Mbps，1000MbpS

2．支持傳輸介質種類多。

3．通信處理一般由網卡完成。

4．傳輸質量好，誤碼率低。

5．有規則的拓撲結構。

二、區域網的組成：

區域網一般由伺服器，用戶工作站，傳輸介質四部分組成。

1．伺服器：

運行網路0S，提供硬碟、文件數據及列印機共享等服務功能，是網路控制的核心。

從應用來說較高配置的普通486以上的兼容機都可以用於文件伺服器，但從提高網路的整體性能，尤其是從網路的系統穩定性來說，還是選用專用伺服器為宜。

目前常見的NOS主要有Netware，Unix和Windows NT三種。

Netware：

流行版本V3.12，V4.11，V5.0，對硬體要求低，應用環境與DOS相似，技術完善，可靠，支持多種工作站和協議，適於區域網操作系統，作為文件伺服器，列印伺服器性能好。

Unix：一種典型的32位多用戶的NOS，主要應用於超級小型機，大型機上，目前常用版本有Unix SUR4.0。支持網路文件系統服務，提供數據等應用，功能強大，不易掌握，命令復雜，由AT&T和SCO公司推出。

Windows NT Server 4.0：

一種面向分布式圖形應用程序的完整平台系統，界面與Win95相似，易於安裝和管理，且集成了Internet網路管理工具，前景廣闊。

伺服器分為文件伺服器，列印伺服器，資料庫伺服器，在Internet網上，還有Web，FTP，E—mail等伺服器。

網路0S朝著能支持多種通信協議，多種網卡和工作站的方向發展。

2．工作站：可以有自己的0S，獨立工作；通過運行工作站網路軟體，訪問Server共享資源，常見有DOS工作站，Windows95工作站。

3．網卡：將工作站式伺服器連到網路上，實現資源共享和相互通信，數據轉換和電信號匹配。

網卡(NTC)的分類：

(1)速率：10Mbps，100Mbps

(2)匯流排類型：ISA／PCI

(3)傳輸介質介面：

單口：BNC(細纜)或RJ一45(雙絞線)

4．傳輸介質：目前常用的傳輸介質有雙絞線，同軸電纜，光纖等。

(1)雙絞線(TP)：

將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中，為了降低干擾，每對相互扭繞而成。分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)．區域網中UTP分為3類，4類，5類和超5類四種。

以AMP公司為例：

3類：10Mbps，皮薄，皮上注「cat3』，箱上注「3類」，305米／箱，400元／箱

4類：網路中用的不多

5類：(超5類)100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注「cat5」，箱上注5類，305米／箱，600—700元／箱(每段100米，接4個中繼器，最大500米)

接線順序：

當線的一端從左到右的芯線順序依次為：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕時，另一端從左到右的芯線順序則應當依次為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。

當線的一端從左到右的芯線順序依次為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕時，另一端從左到右的芯線順序則應當依次為：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白棕、棕。

這種網線一般用在集線器（交換機）的級連、伺服器與集線器（交換機）的連接、對等網計算機的直接連接等情況下。

STP：內部與UTP相同，外包鋁箔，Apple，IBM公司網路產品要求使用STP雙絞線，速率高，價格貴。

(2)同軸電纜：

由一根空心的外圓柱導體和一根位於中心軸線的內導線組成，兩導體間用絕緣材料隔開。

按直徑分為粗纜和細纜。

粗纜：傳輸距離長，性能高但成本高，使用於大型區域網干線，連接時兩端需終接器。

A.粗纜與外部收發器相連。

B．收發器與網卡之間用AUI電纜相連。

C．網卡必須有AUI介面：每段500米，100個用戶，4個中繼器可達2500米，收發器之間最小2.5米，收發器電纜最大50米。

細纜：傳輸距離短，相對便宜，用T型頭，與BNC網卡相連，兩端安50歐終端電阻。

每段185米，4個中繼器，最大925米，每段30個用戶，T型頭之間最小0.5米。

按傳輸頻帶分為基帶和寬頻傳輸。

基帶：數字信號，信號占整個信道，同一時間內能傳送一種信號。

寬頻：傳送的是不同頻率的信號。

(3)光纖：

應用光學原理，由光發送機產生光束，將電信號變為光信號，再把光信號導入光纖，在另一端由光接收機接收光纖上傳來的光信號，並把它變為電信號，經解碼後再處理。分為單模光纖和多模光纖。絕緣保密性好。

單模光纖：由激光作光源，僅有一條光通路，傳輸距離長，2公里以上。

多模光纖：由二極體發光，低速短距離，2公里以內。

三、區域網的幾種工作模式：

1．專用伺服器結構：(Server—Baseb)

又稱為「工作站／文件伺服器」結構，由若乾颱微機工作站與一台或多台文件伺服器通過通信線路連接起來組成工作站存取伺服器文件，共享存儲設備。

文件伺服器自然以共享磁碟文件為主要目的。

對於一般的數據傳遞來說已經夠用了，但是當資料庫系統和其它復雜而被不斷增加的用戶使用的應用系統到來的時候，伺服器已經不能承擔這樣的任務了，因為隨著用戶的增多，為每個用戶服務的程序也增多，每個程序都是獨立運行的大文件，給用戶感覺極慢，因此產生了客戶機／伺服器模式。

2．客戶機/伺服器模式：(client／server)

其中一台或幾台較大的計算機集中進行共享資料庫的管理和存取，稱為伺服器，而將其它的應用處理工作分散到網路中其它微機上去做，構成分布式的處理系統，伺服器控制管理數據的能力己由文件管理方式上升為資料庫管理方式，因此，C/S由的伺服器也稱為資料庫伺服器，注重於數據定義及存取安全後備及還原，並發控制及事務管理，執行諸如選擇檢索和索引排序等資料庫管理功能，它有足夠的能力做到把通過其處理後用戶所需的那一部分數據而不是整個文件通過網路傳送到客戶機去，減輕了網路的傳輸負荷。C／S結構是資料庫技術的發展和普遍應用與區域網技術發展相結合的結果。

3.對等式網路：（Peer—to—Peer)

在拓撲結構上與專用Server與C／S相同。在對等式網路結構中，沒有專用伺服器

每一個工作站既可以起客戶機作用也可以起伺服器作用。
雖然目前的網卡、HUB和交換機都能提供100M甚至更寬的帶寬，但一個區域網如果配置不當，盡管配置的設備都非常高檔而網路速度仍不能如意；或者經常出現死機、打不開一個小文件或根本無法連通伺服器，特別是在一些設備檔次參差不齊的網路中這些現象更是時有發生。在區域網中恰當地進行配置，才能使網路性能盡可能地進行優化，最大限度地發揮網路設備、系統的性能。其實區域網也是由一些設備和系統軟體通過一種連接方式組成的，所以區域網的優化包括以下幾個方面：

設備優化。包括傳輸介質的優化、伺服器的優化、HUB與交換機的優化等。

軟體系統的優化。包括伺服器軟體的優化和工作站系統的優化。

布局的優化。包括布線和網路流量的控制。

設備優化篇

網線為什麼會影響區域網的優化？

網線看似非常普通，價格也非常低廉，但它對整個網路性能起著非常重要的作用，網線選擇不好、介面製作不恰當都會影響到網路性能的優化。

在配置網路設備過程中，網線（僅以網際網路中所使用的雙絞線為例）通常是人們最易忽略的，常常有人認為「網線」沒有什麼可考慮的，只要是雙絞線，或只要是5類雙絞線即可，其實不然。為了降低信號的干擾，雙絞線電纜中的每一線對都是由兩根絕緣的銅導線相互扭繞而成，而且同一電纜中的不同線對扭繞圈數也不一樣。在繞線方向上標准雙絞線電纜中的線對是按逆時針方向進行扭繞。但有些非正規廠商生產的電纜線為了簡化製造工藝，電纜中所有線對的扭繞密度相同，線對中兩根絕緣導線的扭繞密度不符合技術要求，還有線對的扭繞方向不符合要求。這些不良現象將會引起雙絞線的近端串擾（指UTP中兩線對之間的信號干擾程度），從而使傳輸距離達不到要求。雙絞線的扭繞度在生產中都有較嚴格的標准，實際選購時，在有條件的情況下可用一些專業設備進行測量，但一般用戶只能憑肉眼來觀察。需要說明的是，5類UTP中線對的扭繞度要比3類密，超5類要比5類密，這個密度一般用肉眼很難看出來。

如何選擇網線？

在為區域網選購線材時一般來說是選購5類或超5類網線，因為3、4類雙絞線一般是使用在10M/bps的網際網路中，而5類雙絞線能滿足現在日趨流行的100M/bps的網際網路，超5類雙絞線主要用於將來的千兆網上，但現在也普通應用於區域網中，因為價格方面比5類線貴不了多少，現在已有6類線了，一般用於ATM網路中，公司區域網中暫時還不推薦採用。

有些不良廠商經常會用3類、4類線的線材來冒充5類甚至超5類線，因此要注意選擇擇名牌產品，如AMP、LUCENT（原AT&T）、IBDN（加拿大北方電信）等。

這些線類如屬正規廠家生產則都在包裝的封皮上有標識，如3類線就用「3 cable」，5類線就用「5 cable」，而超5類線則一般表示為「5e（或5E）cable」，要注意看清楚。另外好的雙絞線較粗且較軟，所印字元很清晰；冒牌產品為了節約成本，通常較細且一般較硬，在包裹塑料皮上所印字元也較粗糙。
參考資料：http://www.enet.com.cn/eschool/includes/zhuanti/zt/lan/27.shtml

4. 如何創造思維 人類思想所揭示出的奧秘pdf

看書要看好書           膚淺而缺乏內涵的書讓人迷惑而無所得。《人工智慧的未來》這本書是2006年出版的，好吧，2006——2014，這在其它科學和工業領域不算什麼，但是在電子信息領域是舊世界和新世界的概念，很多認識都已被顛覆。再說作者：傑夫·霍金斯——商人發明家（一直在忙於資金困境、公司並購以及知識產權方面的事情），科學研究偏向於商業應用（弱人工智慧），在人工智慧領域並不具有開創性和權威性，書名起得好銷售不用愁。內容就像是太陽系旅遊手冊，跟什麼也沒說一樣。           一本好書要有明確的思想，確鑿的事實依據和帶有預見性的結論。《如何創造思維——人類思想所揭示出的奧秘》是一部2013年出版的人工智慧力作，作者：雷·庫茲韋爾（參見網路，不是一般人兒），闡述了人工智慧領域最前沿的研究成果，以及對認知科學和智能的最新認識，最重要的是他揭示出了人工智慧發展的方向和未來（2045年）藍圖，正像庫茲韋爾說的：自然進化出大腦是為了預測未來。而這本書所敘述的就是本領域實實在在的認識成果，以及基於嚴謹邏輯的願景分析。           筆者認為這本書應該成為胸懷人工智慧理想的研究人員必看的一本書，也應該是最先看的一本書，看書要看對書。這部書是基於多門學科的思想性著作，閱讀它需要具備相應的科學素養，書中會直接出現諸如生物學、神經科學以及電子計算機科學等方面的專有名詞，而不會考慮你是否理解它的含義，如今信息爆炸的時代，遇見什麼就去了解什麼，哪有生物本科生+腦外科研究生+程序員那樣的復合人才准備好去進軍人工智慧領域。這本書是在2005年出版的《奇點臨近》基礎上出版的，有質的變化，看完這本之後就不用看《奇點臨近》了。           看完了《如何創造思維——人類思想所揭示出的奧秘》，必看的就是《人工智慧——一種現代方法》了，麻省理工的經典基礎教材，看思想。之後需要看《人工智慧高級技術導論》。這是任務主線。至於《模式識別》、《機器學習》、「蟻群演算法」、「遺傳演算法」等等，自學者之前就可以看，或者穿插著了解。對Lisp的理解不能太淺顯，也不用太高深。           意識來源於復雜物理系統的「涌現特性」（emergent property），「感受性」（qualia）是其突出特徵。——雷·庫茲韋爾     《如何創造思維——人類思想所揭示出的奧秘》封面     《人工智慧——一種現代方法（第二版）》封面     《人工智慧高級技術導論》封面     《如何創造思維——人類思想所揭示出的奧秘》 出版社: 浙江人民出版社; 第1版（2014年1月1日） 平裝: 300頁                         語種： 簡體中文                          開本: 16 ISBN: 9787213058646        商品尺寸: 22.8 x 17 x 2.2 cm      商品重量: 481 g   目錄：        各方贊譽 推薦序 解放思想 段永朝.跨界思想家財訊傳媒集團首席戰略官 前言 揭開人腦思維的奧秘 第1章 自然界的思想實驗 歷史上出現過很多著名的思想實驗，特別是關於自然界的思想實驗，愛因斯坦的「駕乘光束」實驗就是其一。研究大腦，也可以採用同樣的辦法。通過簡單的思想實驗，我們就能很好地理解人類智慧是怎麼一回事兒。 思想實驗1：大峽谷和大洞穴的形成 思想實驗2：駕乘光束 大腦新皮質的統一模式 第2章 思考的思想實驗 大腦和計算機都能存儲和處理信息，但是，大腦和計算機之間的相似性可不只是看上去那麼簡單。大腦的記憶是層級結構和連貫有序的。記憶奇妙地出現在你的腦海里，一定是某些事物觸發了它們。 思考，人腦不同於計算機 記憶是連貫有序的 聯想因觸發而生 記憶的結構是層級的 第3章 大腦新皮質模型 大腦新皮質分 6層，共包含 300億個神經元，它們又組成了 3億個模式識別器。這些模式識別器按層級關系組織，它們是思想的語言和思維模式識別理論的基礎。只有具備自聯想能力和特徵恆常性能力，大腦新皮質才能識別模式。思維模式分兩種：無目標思維和導向式思維，做夢就是無目標思維實例。 分層模式 模式結構 流向大腦新皮質模式識別器的數據本質 自聯想和恆常性 學習 思想的語言 夢的語言        模型的根源 第4章 人類的大腦新皮質 盡管進化帶來的改變並不總是朝著更高的智力水平前進，但是，智力仍是一個重要的進化分支。大腦新皮質的分層學習能力如此重要，以至於它在進化過程中體積越來越大，並最終成為大腦的主體。大腦運轉時，並不以神經元為基礎，而是神經元集合。 智力，一個重要的進化分支 新皮質的分層學習能力 積木式神經元集合 視覺皮質與通用演算法 第5章 舊腦 雖然大腦新皮質已成為大腦的主體，但我們的舊腦並未消失，仍在幫助我們尋求滿足和躲避危險。丘腦的突出作用是與新皮質持續聯絡，海馬體存儲最新記憶，而小腦則負責人體動作的協調。 感覺傳導路 丘腦 海馬體 小腦 快樂與恐懼 第6章 卓越的能力 人類的卓越能力，主要歸功於大腦腦島中的紡錘體細胞。大腦新皮質某些區域的優化，使其更善於處理聯合模式，這就是天分的由來。跨領域合作和非生物大腦新皮質的雲端存儲，將讓我們更富有創造力。從進化觀點看，愛情的存在就緣於大腦新皮質的需求。 天分 創造力 愛情 第7章 仿生數碼新皮質 我們現在已能模擬包含 160萬個視覺神經元的人腦視覺新皮質，模擬完整人類大腦的目標，預計 2023年就可實現。「矢量量化」方法既能高效利用計算機資源，又能保留重要的語言識別特徵。「隱馬爾可夫模型」讓語音識別系統能同時完成識別和學習兩項任務。        腦模擬 神經中國絡 矢量量化 用隱馬爾可夫模型解讀你的思維 進化（遺傳）演算法 列表處理語言LISP 分層儲存系統 人工智慧的前沿：登上能力層級頂端 創造思維的策略 第8章 計算機思維的4大基礎 盡管人腦的思維模式極為精巧，我們仍可通過軟體對人腦進行模擬。要想做到這一點，計算機必須要具備准確的溝通、記憶和計算能力，具有計算的通用性和馮 ·諾依曼結構，並且能夠按大腦核心演算法進行創造性思維。 基礎1：准確的溝通、記憶和計算能力 基礎2：計算的通用性 基礎3：馮·諾依曼結構 基礎4：按大腦核心演算法進行創造性思考 第9章 思維的思想實驗3 意識來源於復雜物理系統的「涌現特性」（emergent property），「感受性」（qualia）是其突出特徵。成功模擬人腦的計算機也是有意識的。思維就是有意識大腦所進行的活動。非生物學意義上的「人」將於 2029年出現。將非生物系統引入人腦，不會改變我們的身份，但卻產生了另外一個「我」。把我們的大部分思想儲存在雲端，人類就能實現「永生」。 誰是有意識的 你必須有信仰 我們能夠意識到什麼呢 東方是東方，西方是西方自由 意志身份 第10章 有關思維的庫茲韋爾定律 信息技術的發展，都遵循著庫茲韋爾定律，與思維相關的技術也不例外。隨著人類基因組計劃的實施，生物醫學已成為一項信息技術，並呈指數型發展。在互聯中國上，每秒比特的傳遞量每 16個月就翻一番。磁共振成像技術，也以指數級速度穩定發展，目前的空間解析度已接近100微米。 生物醫學 信息傳輸 大腦研究 第11章 反對的聲音 庫茲韋爾定律及其在人類智能提高方面的應用，也招致了不少批評。保羅 · 艾倫對「指數發展」說完全持否定態度。羅傑斯 ·彭羅斯認為，計算機無法像人腦那樣進行量子計算。約翰 · 賽爾說，計算機即便能夠通過圖靈測試，它也不知道自己在做些什麼。 「奇點遙遠」論 「量子計算能力缺失」論 「無意識」論 後記 擁抱「奇點」 注釋 譯者後記

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6. 光纖有哪些分類寫出各自特點

光纖分為 單模 多模
光纖跳線介面的種類及適用范圍

光纖跳線的分類和概述如下：

光纖跳線（又稱光纖連接器），也就是接入光模塊的光纖接頭，也有好多種，且相互之間不可以互用。SFP模塊接LC光纖連接器，而GBIC接的是SC光纖連接器。下面對網路工程中幾種常用的光纖連接器進行詳細的說明：

①FC型光纖跳線：外部加強方式是採用金屬套，緊固方式為螺絲扣。一般在ODF側採用(配線架上用的最多)

②SC型光纖跳線：連接GBIC光模塊的連接器，它的外殼呈矩形，緊固方式是採用插拔銷閂式，不須旋轉。(路由器交換機上用的最多)

③ST型光纖跳線：常用於光纖配線架，外殼呈圓形，緊固方式為螺絲扣。(對於10Base-F連接來說，連接器通常是ST類型。常用於光纖配線架)

④LC型光纖跳線：連接SFP模塊的連接器，它採用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機理製成。(路由器常用)

⑤MT-RJ型光纖跳線：收發一體的方形光纖連接器，一頭雙纖收發一體

ST、SC連接器接頭常用於一般網路。ST頭插入後旋轉半周有一卡口固定，缺點是容易折斷;SC連接頭直接插拔，使用很方便，缺點是容易掉出來;FC連接頭一般電信網路採用，有一螺帽擰到適配器上，優點是牢靠、防灰塵，缺點是安裝時間稍長。MTRJ型光纖跳線由兩個高精度塑膠成型的連接器和光纜組成。連接器外部件為精密塑膠件，包含推拉式插拔卡緊機構。適用於在電信和數據網路系統中的室內應用。

光纖模塊：一般都支持熱插拔，GBIC使用的光纖介面多為SC或ST型;SFP，即：小型封裝GBIC，使用的光纖為LC型。

使用的光纖：

單模：L波長1310單模長距LH波長1310,1550

多模：SM波長850

SX/LH表示可以使用單模或多模光纖

在表示尾纖接頭的標注中，我們常能見到「FC/PC」，「SC/PC」等，其含義如下

1「/」前面部分表示尾纖的連接器型號

「SC」接頭是標准方型接頭，採用工程塑料，具有耐高溫，不容易氧化優點。傳輸設備側光介面一般用SC接頭

「LC」接頭與SC接頭形狀相似，較SC接頭小一些。

「FC」接頭是金屬接頭，一般在ODF側採用，金屬接頭的可插拔次數比塑料要多。

連接器的品種信號較多，除了上面介紹的三種外，還有MTRJ、ST、MU等，

2.'/'後面表明光纖接頭截面工藝，即研磨方式

「PC」在電信運營商的設備中應用得最為廣泛，其接頭截面是平的。

「UPC」的衰耗比「PC」要小，一般用於有特殊需求的設備，一些國外廠家ODF架內部跳纖用的就是FC/UPC，主要是為提高ODF設備自身的指標。

另外，在廣電和早期的CATV中應用較多的是「APC」型號，其尾纖頭採用了帶傾角的端面，可以改善電視信號的質量，主要原因是電視信號是模擬光調制，當接頭耦合面是垂直的時候，反射光沿原路徑返回。

由於光纖折射率分布的不均勻會再度返回耦合面，此時雖然能量很小但由於模擬信號是無法徹底消除雜訊的，所以相當於在原來的清晰信號上疊加了一個帶時延的微弱信號，表現在畫面上就是重影。尾纖頭帶傾角可使反射光不沿原路徑返回。一般數字信號一般不存在此問題。

使用范圍：

A：光纖通信系統

B：光纖寬頻接入網

C：光纖CATV

D：區域網LAN

E：光纖儀器表

F：光纖感測器

G：光纖教據傳輸系統

H：測試設備

光纖的分類主要是從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和製造方法上
作一歸納的，茲將各種分類舉例如下。
（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85pm、1.3pm、

1.55pm）。
（2）折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI）型、其它（如三角型、W型、

凹陷型等）。
（3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。
（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、

紅外材料等。按被覆材料還可分為無機材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料

等。
（5）製造方法：預塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學汽相沉積（CVD）等，拉絲法有

管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。

二， 石英光纖
是以二氧化硅（SiO2）為主要原料，並按不同的摻雜量，來控制纖芯和包層的
折射率分布的光纖。石英（玻璃）系列光纖，具有低耗、寬頻的特點，現在已廣泛
應用於有線電視和通信系統。

摻氟光纖（Fluorine Doped Fiber）為石英光纖的典型產品之一。通常，作為
1.3Pm波域的通信用光纖中，控制纖芯的摻雜物為二氧化緒（GeO2），包層是用SiO
炸作成的。但接氟光纖的纖芯，大多使用SiO2，而在包層中卻是摻入氟素的。由於，

瑞利散射損耗是因折射率的變動而引起的光散射現象。所以，希望形成折射率變動

因素的摻雜物，以少為佳。

氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用於包層的摻雜。由於摻
氟光纖中，纖芯並不含有影響折射率的氟素摻雜物。由於它的瑞利散射很小，而且
損耗也接近理論的最低值。所以多用於長距離的光信號傳輸。

石英光纖（Silica Fiber）與其它原料的光纖相比，還具有從紫外線光到近紅
外線光的透光廣譜，除通信用途之外，還可用於導光和傳導圖像等領域。

三， 紅外光纖
作為光通信領域所開發的石英系列光纖的工作波長，盡管用在較短的傳輸距離，

也只能用於2pm。為此，能在更長的紅外波長領域工作，所開發的光纖稱為紅外光纖。

紅外光纖（Infrared Optical Fiber）主要用於光能傳送。例如有：溫度計量、

熱圖像傳輸、激光手術刀醫療、熱能加工等等，普及率尚低。

四， 復台光纖
復合光纖（Compound Fiber）在SiO2原料中，再適當混合諸如氧化鈉（Na2O）、

氧化硼（B2O2）、氧化鉀（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纖，特點是多成

分玻璃比石英的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫療業務的光纖

內窺鏡。

五， 氟化物光纖
氯化物光纖（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又
簡稱 ZBLAN（即將氟化鋁（ZrF4）、氰化鋇（BaF2）、氟化鑭（LaF3）、氟化鋁
（A1F2）、氰化鈉（NaF）等氯化物玻璃原料簡化成的縮語。主要工作在2～ 10pm
波長的光傳輸業務。

由於ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性，正在進行著用於長距離通信光纖的可
行性開發，例如：其理論上的最低損耗，在3pm波長時可達10-2～10－3dB／km，而
石英光纖在1.55pm時卻在0.15～0.16dB/Km之間。

目前，ZBLAN光纖由於難於降低散射損耗，只能用在2.4～2.7pm的溫敏器和熱
圖像傳輸，尚未廣泛實用。

最近，為了利用ZBLAN進行長距離傳輸，正在研製1.3pm的摻錯光纖放大器（PD
FA）。

六， 塑包光纖
塑包光纖（Plastic Clad Fiber）是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射
率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有
纖芯租、數值孔徑（NA）高的特點。因此，易與發光二極體LED光源結合，損耗也
較小。所以，非常適用於區域網（LAN）和近距離通信。

七， 塑料光纖
這是將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光纖。早期產品主要用於裝飾和
導光照明及近距離光鍵路的光通信中。
原料主要是有機玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。損耗受到
塑料固有的C－H結合結構制約，一般每km可達幾十dB。為了降低損耗正在開發應用
氟索系列塑料。由於塑料光纖（Plastic Optical fiber）的纖芯直徑為1000pm，

比單模石英光纖大100倍，接續簡單，而且易於彎曲施工容易。近年來，加上寬頻化

的進度，作為漸變型（GI）折射率的多模塑料光纖的發展受到了社會的重視。最近，

在汽車內部LAN中應用較快，未來在家庭LAN中也可能得到應用。

八， 單模光纖
這是指在工作波長中，只能傳輸一個傳播模式的光纖，通常簡稱為單模光纖
（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有線電視和光通信中，是應用最廣泛的光纖。
由於，光纖的纖芯很細（約10pm）而且折射率呈階躍狀分布，當歸一化頻率V參
數＜2.4時，理論上，只能形成單模傳輸。另外，SMF沒有多模色散，不僅傳輸頻帶
較多模光纖更寬，再加上SMF的材料色散和結構色散的相加抵消，其合成特性恰好形
成零色散的特性，使傳輸頻帶更加拓寬。
SMF中，因摻雜物不同與製造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖（DePr-
essed Clad Fiber），其包層形成兩重結構，鄰近纖芯的包層，較外倒包層的折射
率還低。另外，有匹配型包層光纖，其包層折射率呈均勻分布。

九， 多模光纖
將光纖按工作彼長以其傳播可能的模式為多個模式的光纖稱作多模光纖（MMF：
MUlti ModeFiber）。纖芯直徑為50pm，由於傳輸模式可達幾百個，與SMF相比傳輸
帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用於有線電視和通信系統的短距離傳輸。自
從出現SMF光纖後，似乎形成歷史產品。但實際上，由於MMF較SMF的芯徑大且與LED
等光源結合容易，在眾多LAN中更有優勢。所以，在短距離通信領域中MMF仍在重新
受到重視。
MMF按折射率分布進行分類時，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。GI型
的折射率以纖芯中心為最高，沿向包層徐徐降低。從幾何光學角度來看，在纖芯中
前進的光束呈現以蛇行狀傳播。由於，光的各個路徑所需時間大致相同。所以，傳
輸容量較SI型大。
SI型MMF光纖的折射率分布，纖芯折射率的分布是相同的，但與包層的界面呈
階梯狀。由於SI型光波在光纖中的反射前進過程中，產生各個光路徑的時差，致使
射出光波失真，色激較大。其結果是傳輸帶寬變窄，目前SI型MMF應用較少。

十， 色散使移光纖

單模光纖的工作波長在1.3Pm時，模場直徑約9Pm，其傳輸損耗約0.3dB／km。
此時，零色散波長恰好在1.3pm處。
石英光纖中，從原材料上看1.55pm段的傳輸損耗最小（約0.2dB／km）。由於
現在已經實用的摻鉺光纖放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也
能實現零色散，就更有利於應用1.55Pm波段的長距離傳輸。

於是，巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結構色散的合成抵消特性，

就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也構成零色散。因此，被命名為色
散位移光纖（DSF：DispersionShifted Fiber）。
加大結構色散的方法，主要是在纖芯的折射率分布性能進行改善。
在光通信的長距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能
還有損耗小、接續容易、成纜化或工作中的特性變化小（包括彎曲、拉伸和環境變
化影響）。DSF就是在設計中，綜合考慮這些因素。

十一 色散平坦光纖
色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設計零色散位於1.55pm波段的光纖。而色
散平坦光纖（DFF：Dispersion Flattened Fiber）卻是將從1.3Pm到1.55pm的較
寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達到零色散的光纖稱作DFF。由於DFF要作到
1.3pm～1.55pm范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進行復雜的設計。
不過這種光纖對於波分復用（WDM）的線路卻是很適宜的。由於DFF光纖的工藝比較
復雜，費用較貴。今後隨著產量的增加，價格也會降低。

十二 色散補償光纖
對於採用單模光纖的干線系統，由於多數是利用1.3pm波段色散為零的光纖構
成的。可是，現在損耗最小的1.55pm，由於EDFA的實用化，如果能在1.3pm零色散
的光纖上也能令1.55pm波長工作，將是非常有益的。
因為，在1.3Pm零色散的光纖中，1.55Pm波段的色散約有16ps／km／nm之多。
如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號相反的光纖，就可使整個光線路的
色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補償光纖（DCF：DisPersion Compe-
nsation Fiber）。
DCF與標準的1.3pm零色散光纖相比，纖芯直徑更細，而且折射率差也較大。
DCF也是WDM光線路的重要組成部分。

十三 偏派保持光纖
在光纖中傳播的光波，因為具有電磁波的性質，所以，除了基本的光波單一
模式之外，實質上還存在著電磁場（TE、TM）分布的兩個正交模式。通常，由於
光纖截面的結構是圓對稱的，這兩個偏振模式的傳播常數相等，兩束偏振光互不
干涉。但實際上，光纖不是完全地圓對稱，例如有著彎曲部分，就會出現兩個偏
振模式之間的結合因素，在光軸上呈不規則分布。偏振光的這種變化造成的色散，
稱之偏振模式色散（PMD）。對於現在以分配圖像為主的有線電視，影響尚不太大。
但對於一些未來超寬頻有特殊要求的業務，如：①相干通信中採用外差檢波，要
求光波偏振更穩定時；②光機器等對輸入輸出特性要求與偏振相關時；③在製作
偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時；④製作利用光干涉的光纖敏感器等，
凡要求偏振波保持恆定的情況下，對光纖經過改進使偏振狀態不變的光纖稱作偏
振保持光纖（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有稱此為固定偏振
光纖的。

十四 雙折射光纖
雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光
纖而言。因為，折射率隨偏報方向變異的現象稱為雙折射。在造成雙折射的方法
中。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖（Polarization－maintai-
ning AND Absorption－ recing fiber）。它是在纖芯的橫向兩則，設置熱
膨脹系數大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這些部分收縮，
其結果在纖芯y方向產生拉伸，同時又在x方向呈現壓縮應力。致使纖材出現光彈
性效應，使折射率在X方向和y方向出現差異。依此原理達到偏振保持恆定。

十五 抗惡環境光纖
通信用光纖通常的工作環境溫度可在-40～＋60℃之間，設計時也是以不受大
量輻射線照射為前提的。相比之下，對於更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力
影響、曝曬輻射線的惡劣環境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環境光纖（Hard
Condition Resistant Fiber）。
一般為了對光纖表面進行機械保護，多塗覆一層塑料。可是隨著溫度升高，
塑料保護功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚
四氟乙稀（Teflon）等樹脂，即可工作在300℃環境。也有在石英玻璃表面塗覆
鎳（Ni）和鋁（A1）等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖（Heat Resistant Fib-
er）。
另外，當光纖受到輻射線的照射時，光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到
輻射線照射時，玻璃中會出現結構缺陷（也稱作色心：Colour Center），尤在
0.4～0.7pm波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑
制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（Radiation Resista-
nt Fiber），多用於核發電站的監測用光纖維鏡等。

十六 密封塗層光纖
為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩定，而在玻璃表面塗裝碳化硅
（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無機材料，用來防止從外部來的水和氫的
擴散所製造的光纖（HCF：HermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化
學氣相沉積（CVD）法生產過程中，用碳層高速堆積來實現充分密封效應。這種
碳塗覆光纖（CCF）能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據報道它在室溫的
氫氣環境中可維持20年不增加損耗。當然，它在防止水分侵入延緩機械強度的疲
勞進程，其疲勞系數（Fatigue Parameter）可達200以上。所以，HCF被應用於
嚴酷環境中要求可靠性高的系統，例如海底光纜就是一例。

十七 碳塗層光纖
在石英光纖的表面塗敷碳膜的光纖，稱之碳塗層光纖（CCF：Carbon Coated
Fiber）。其機理是利用碳素的緻密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖
的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封塗層光纖（HCF）的一種。

十八 金屬塗層光纖
金屬塗層光纖（Metal Coated Fiber）是在光纖的表面塗布Ni、Cu、A1等
金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在於提高抗熱性和可供通
電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。
早期產品是在拉絲過程中，塗布熔解的金屬作成的。由於此法因被玻璃與
金屬的膨脹系數差異太大，會增微小彎曲損耗，實用化率不高。近期，由於在
玻璃光纖的表面採用低損耗的非電解鍍膜法的成功，使性能大有改善。

十九 摻稀土光纖
在光纖的纖芯中，摻雜如何（Er）、欽（Nd）、譜（Pr）等稀土族元素的
光纖。1985年英國的索斯安普頓（Sourthampton）大學的佩思（Payne）等首
先發現摻雜稀土元素的光纖（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振盪和光放大
的現象。於是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，現在已經實用的1.55pmEDFA
就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47pm的激光進行激勵，得到1.55pm光信號放
大的。另外，摻錯的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發中。

二十 喇曼光纖
喇曼效應是指往某物質中射人頻率f的單色光時，在散射光中會出現頻率f
之外的f±fR， f±2fR等頻率的散射光，對此現象稱喇曼效應。由於它是物質
的分子運動與格子運動之間的能量交換所產生的。當物質吸收能量時，光的振
動數變小，對此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從物質得到能量，而
振動數變大的散射光，則稱反斯托克斯線。於是振動數的偏差FR，反映了能級，
可顯示物質中固有的數值。

利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：Raman Fiber）。
為了將光封閉在細小的纖芯中，進行長距離傳播，就會出現光與物質的相互作
用效應，能使信號波形不畸變，實現長距離傳輸。
當輸入光增強時，就會獲得相乾的感應散射光。應用感應喇曼散射光的設
備有喇曼光纖激光器，可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外，感
應喇曼散射，在光纖的長距離通信中，正在研討作為光放大器的應用。

二十一 偏心光纖
標准光纖的纖芯是設置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。
但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態或將包
層穿孔形成異型結構的。相對於標准光纖，稱這些光纖叫異型光纖。
偏心光纖（Excentric Core Fiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設置
在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由於纖芯靠近外表，部分光場會溢出
包層傳播（稱此為漸消彼，Evanescent Wave）。
因此，當光纖表面附著物質時，因物質的光學性質在光纖中傳播的光波受
到影響。如果附著物質的折射率較光纖高時，光波則往光纖外輻射。若附著物
質的折射率低於光纖折射率時，光波不能往外輻射，卻會受到物質吸收光波的
損耗。利用這一現象，就可檢測有無附著物質以及折射率的變化。
偏心光纖（ECF）主要用作檢測物質的光纖敏感器。與光時域反射計（OTDR）
的測試法組合一起，還可作分布敏感器用。

二十二 發光光纖
採用含有熒光物質製造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時，
產生的熒光一部分，可經光纖閉合進行傳輸的光纖。
發光光纖（Luminescent Fiber）可以用於檢測輻射線和紫外線，以及進
行波長變換，或用作溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光
光纖（Scintillation Fiber）。
發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發著塑料光纖。

二十三 多芯光纖
通常的光纖是由一個纖芯區和圍繞它的包層區構成的。但多芯光纖（Multi
Core Fiber）卻是一個共同的包層區中存在多個纖芯的。由於纖芯的相互接近
程度，可有兩種功能。
其一是纖芯間隔大，即不產生光耦會的結構。這種光纖，由於能提高傳輸
線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜，
而在非通信領域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬個的。
其二是使纖芯之間的距離靠近，能產生光波耦合作用。利用此原理正在開
發雙纖芯的敏感器或光迴路器件。

二十四 空心光纖
將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用於光傳輸的光纖，稱作空心光纖
（Hollow Fiber）。
空心光纖主要用於能量傳送，可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。空
心光纖結構有兩種：一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。
利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由於，光的大部分可在無損耗的空氣
中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內面的反射率接近1，以減少反
射損耗。為了提高反射率，有在簡內設置電介質，使工作波長段損耗減少的。
例如可以作到波長10.6pm損耗達幾dB／m的。

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第一 舞台燈光設計
一、設計原則
舞台燈光系統設計是遵循舞台藝術表演的規律和特殊使用要求進行配置的，其目的在於將各種表演藝術再現過程所需的燈光工藝設備，按系統工程進行設計配置，使舞台燈光系統准確、圓滿地為藝術展示服務。
舞台燈光系統設計是遵循一種規律和特殊使用要求進行配置的，所以無法定死它的原則，只能大概的說出來，目的就在於將各種表演藝術再現過程所需的燈光工藝設備，只要按系統工程設計配置，那麼舞台燈光系統就相當於是一種藝術的展示。下面就說下應該注意的幾個方面
1. 系統的抗干擾能力和安全性作為重要設計指標；
2. 高效節能冷光新型燈具被引入系統設計中；
3. 創造完全的舞檯布光自由空間，適應一切布光要求；
4. 為使該系統能夠持續運行，適當加大儲備和擴展空間；
5. DMX512數字信號網路技術被引入系統設計的各個環節之中。
二、工藝設計要求
1．該系統設計可以從一種照明方案快速轉換到另外一種照明方案，轉換時間在2小時內完成。
2．該系統工藝設計和設備配置具有綜合劇場的使用功能，在短時間內可輪換多種不同劇種的燈光操作方案。
3．該系統允許使用全部配置的各種類型燈具和其它補充設備。
4．該系統設計有足夠的安全性和存儲容量，整個系統在不中斷主電力供應的前提下，對主控台進行持續的診斷檢查。
5．該系統中的設備完全符合舞台背景雜訊的技術要求，空場狀態下，所有燈光設備開啟時的雜訊及外界環境雜訊的干擾不高於NR25，測試點1M效果器材的雜訊不大於30dB。
6．系統的擴展能力是該系統設計之初有意預留的，如電力硅控容量、網路容量，待日後資金充裕或新技術出現，使本系統不至於因設計不足而大面積修改或更新，達到節省資金和快速適應變化的需求。
三、設計說明
舞台燈光燈位布置的頂光、區位構成布光陣列，舞台各部位均有布光點，杜絕死區，可靈活多變地按需組合。
（1）頂光系統設計配置
頂光的作用就是對舞台表演空間的照明，一般採用各種燈具，最大度的提高光的透性，150%，遮光葉設計美觀新穎，四頁設置合理，遮光效果好，可作舞台頂光布光或染色用。
A. 配置燈具分布如下：
舞台上空，共設有20道頂燈吊桿。
其中每道頂光分別用不同數目的燈具：PD-JG150 1KW螺紋聚光燈24台(配換色器)、PD-JG1501KW平凸聚光燈40台(配換色器)、PD-P64(配換色器)40台、PH750-26（750W）成像聚光燈64台(配換色器)和（DJD）LD1000R影視舞台柔光燈36台及彩熠2KW電腦搖頭燈16台。
B．燈具的排列及投射方法：
第一道頂光與面光相銜接照明主演區，銜接時注意人物的高度，可在第一道頂光位置作為定點光及安置特效燈光，並選擇部分燈加強表演區支點的照明；第二道至第十道可向舞台後直投、也可垂直向下投射、可加強舞台人物造型及景物空間的照明。前後排光相銜接，使舞台表演區獲得比較均勻的色彩和亮度。
（2）電腦燈設計配置
考慮到智能化燈具是21世紀舞台照明的必然發展趨勢，為了滿足各種演出燈光需要，舞台燈光設計配置了16台電腦燈搖頭燈。
電腦燈主要布置在舞台上空的頂光燈桿上，採用DMX信號控制，通過網路接點連接電腦控制台，可任意調整燈具投射角度，亮度，變換圖案，光束大小，顏色等功能，確保滿足演出對電腦燈變化要求。
（3）燈光換色器設計配置
安裝在部分燈具上的換色器，其作用舞台光、染色、色彩變化、襯托劇情，達到多姿多彩的效果。
換色器配置：
選用WD－512－08A系列電腦換色器136個。
四、 舞台燈光控制設備配置
（1）燈光控制台
燈光控制台選用英國"Strand"公司300系列125型光路電腦調光台，此調光台使用品質保證的Genius Pro操作軟體，此軟體支持中小型控制台的預置或追蹤模式操作。電腦燈控制是斯全德300系列控制台的又一標准特性，它通過智能滑鼠追蹤球實現。
具有80多年生產、製造、銷售、設計經驗的全球性公司，其產品的可靠和先進性為我們的選擇及業主的使用提供了信心。
（2）調光硅櫃
調光硅櫃選擇的是英國"Strand"公司CD80－A數字調光硅櫃。
數字硅櫃是實現大功率負荷調光的載體，亦是調光系統的核心硬體。CD80－A硅櫃是採用數字解碼觸發控制技術的、具有高控制精度、高性能的調光器。它的DMX輸入介面採用光電隔離技術，高精度、高速度的數字觸發系統（調光范圍1-100%，調光曲線10條，調光精度1024級）。抗干擾強、調試簡單，系統不受溫度、電壓等環境影響，系統不需調試就可達到國家標准一級機規定的輸出電壓一致性的指標，不需要進行出光點、一致性的維護性調整。系統採用ISP在線系統可編程大規模集成電路，硬體可靠性得到了提高，軟體上採用"看門狗"技術和容錯技術，即使受到外電網和傳輸線強烈干擾，能自動檢測配電系統，在配電電壓波動時可自動修正觸發導通角，抑制燈光閃動，保證自身正常工作。硅櫃與調光台是以光電隔離方式傳輸信號，避免了因漏電、靜電等意外原因導致燒毀調光台的事故。硅櫃具有調光記憶最後一場功能，一旦主、副控制都出故障，也能保證正常演出。可設置9級預熱值，以延長燈具壽命,機內固化的10條調光曲線完全可以滿足各種演出的需要。設有兩個輸入介面，可同時接收數字和模擬控制台信號。每個功率單元都具有直通開關，而且各功率單元可以在任何情況下任意互換，為保證演播廳在綜藝節目，文藝演出晚會的現場演出 、拍攝、直播，節目錄制等要求方面提供了保證，而且為電腦燈，激光效果，變色燈，換色器等設備的應用提供充足的兼容效果和擴展功能,完全滿足各種演出的需要。

第二 舞台燈光系統電氣設計
一．燈光系統電力配置
設置2台96路全數字調光硅櫃，6KW 192路。
二. 燈光系統電氣設備運行中的安全設置
1．合理配置輸出
每個調光、直通輸出由1隻32A的插座配出，每個插座三根導線長度一致，通過絞合輸出。
2．良好的接地
為消除可控硅干擾，使音、視頻設備達到使用要求，在燈光系統設計中選擇比較合理、實用的接地系統。擴聲系統和燈光系統都設有獨立接地干線，採用共用地極，接地電阻≤1Ω。電力電纜和燈線全部安裝在金屬線槽內，金屬線槽設有良好接地裝置。
3．觸電保護
由於燈光配電線路大部分經插座接到舞台燈光，按低壓配電系統常規作法插座迴路應裝設漏電保護，作間接接觸保護，因漏電開關容易誤動作，直接影響舞台燈光系統的可靠性，因此以我們採取PE線與相關迴路相線一起配線的方式。以減小零序阻抗，保證在發生單相接地故障時，保護裝置能可靠動作，保障人身安全。
4．雷電防護
在變電所低壓母線裝設避雷器，調光燈光配電櫃裝設電涌保護器，防止文化藝術中心舞台或附近建築物遭受雷擊時由於電磁感應、靜電感應產生的過電流、過電壓，損壞調光櫃及燈光控制計算機系統，保證調光硅櫃及燈光控制計算系統安全。
三、燈光系統電氣線纜及線路敷設設置
1．硅櫃室到所有插座的輸出導線,均由三根線長度一致，通過絞合輸出。燈線和音、視頻等信號線相互遠離，必須相遇時做90°交叉，留有0.5M距離；無法避免必須平行時，間距設置大於1M。
2．所有信號連接線纜均選用五芯屏蔽線，以防止干擾。
3．設有獨立的接地干線，電力電纜和燈線應安裝在金屬線槽內，金屬線槽應接地。
4．插座箱強弱電之間用金屬隔板分隔，避免了強電對弱電的干擾，保證弱電系統安全。
5．採用低煙霧（LSF）、阻燃PVC型的銅芯電纜，線纜應可長期工作於90℃環境下，在正常使用條件下，壽命應達30年以上。
6．插座箱選用符合"國標"企業生產的國際上先進產品，插箱內強、弱電之間用金屬隔板分隔，保證安全，有利於電磁兼容。
7．電纜橋架採用熱敏電纜作火災探測，預防電纜火災。
8．橋架或線槽加蓋，並做防火處理。動力電纜和控制電纜的型號、電壓、載流量、截面、芯數，處護套等應滿足其電路類型、傳輸型號、使用環境和敷設方式的要求，並符合有關規范。
9．移動部件的控制和動力電纜採用滿足防火要求軟電纜。電纜的敷設應符合GB50258-96《電氣裝置安裝工程1KV及以下配線工程施工檢驗驗收規范》的要求進行。
10．電纜敷設時應將電磁干擾降低到最低程度。當採用電纜軟管時，其長度不能超1米。動力或控制線路用的懸掛或下垂的軟電纜應設有應力釋放中心芯線，其兩端應夾緊，以釋放導線應力。
11．動力或控制線路所用的多芯和屏蔽電纜的芯線易於按編號識別，少於25芯的電纜才使用顏色代碼，不利用電纜敷設形式或順序來識別電纜芯數。
12．每根動力和控制電纜的兩端的電纜編號相同，並打上有唯一編號的永久標記。電纜編號已在接線圖中表示。
13．電線應有足夠長度的電纜以滿足有關設備總行程的要求，其中包括到維修位置所需的行程。所有電纜進線設備上，有適當的進線接頭，以便換電纜，剩餘匯電纜應卷在電纜盤上或放在設備內，並牢牢固定。
14．箱盒安裝時應垂直於牆面對齊，垂直偏差不大於2mm，進出線箱排列整齊，並留有適當的餘量。管內穿線不同迴路、不同電壓、和交直流的導線，不得穿入同一根管子內，導線在管內不得有接頭和扭曲，導線穿入管子內，在出口處，裝護套來保護導線。電纜敷設前，仔細檢查電纜是否有機械損失，並進行絕緣搖測。動力和照明配電箱的安裝，其質量標准符合國家電氣工程施工規范。落地動力配電箱牢固安裝在角鋼或槽鋼基礎上，用螺絲固定，並做好接地。進出線的管子在基礎內高出基礎面10公分左右。安裝位置尺寸見圖紙要求，後面不開檢修門的靠牆安裝。落地式動力配電箱安裝時垂直度為每米1.5毫米，盤間接縫為2毫米。照明箱一般為掛牆安裝，本工程採取明、暗二種安裝。暗裝的掛牆式配電箱在砌牆時直接安裝在牆內，也可在牆上預留洞然後再裝。保證安裝牢固，接地良好，安裝平、正、尺寸符合設計要求，底邊距地面1.5M，照明配電箱垂直偏差不大於3MM，進出配電箱的管路配到配電箱內並用管帽和鎖緊螺母固定。安裝配電箱，其蓋板表面和粉刷層一樣平，進出箱內的管線採用暗敷方式。
四、燈光電氣設備櫃設置
1．結構
電氣設備的機櫃和機架都採用經過防綉處理的金屬和鋼板性製作，必要時用鋼板或型鋼的櫃架加強。電氣設備櫃有防塵和防潮措施。除通風處和電纜進出口外，所有機櫃和機架都全部封閉。每個機櫃的深度能保證適當的設備和接線的空間。每一特定組的各機櫃深度、高度和顏色都相同。
2．通風
所有電氣元件或裝置都能在所用外罩內和規定的環境下連續運行。機櫃設有適當的自然通過。以散去設備產生的熱量，通過口採用細網或泡沫隔柵保護，以防雜物進入。外殼應加壓密封且進風需過漏。
3．電纜進出線
電纜孔在工廠按所需位置預留；並設有可拆卸板以便在現場最後加工。電纜進出線處考慮電纜的外經、敷設方式和足夠的彎曲半徑，並有電纜固定裝置。
4．機櫃門及檢修面板
門和面板設計有足夠的剛性，門和面板可拆卸檢修，面板裝有防塵密封條。所有外殼和面板都在徹底清除油脂和銹跡後塗烘乾漆。
5．標識
設備櫃內的部件標志也應為永久性標志，不得使用臨時粘貼標志或鋼筆識別印記。銘牌與標志的尺寸足夠大，在正常光線下2米的距離能看清楚銘牌與標志的文件。
6．資料袋
每個機櫃外殼主門內側掛一個資料袋，用於裝入本電氣設備櫃的各個電氣元件或裝置樣本、接線、維修和維護等資料或圖紙。
五、硅櫃室設計施工要求
1．設計要求
（1）纜橋架敷設後所有孔洞需用耐火材料作防火封堵。
（2）置放可控硅、供電櫃和場燈櫃的底下設有10號槽鋼機座。
（3）調光配電室內樓板荷載要求每平方米800Kg。
（4）硅室防靜電地板高為300mm。
（5）電纜橋架穿過樓板、牆體處留洞尺寸見施工圖。
（6）由於可控硅工作時會散發出大量的熱量，為了保證硅的正常工作，硅室必須裝有單獨的空調系統和通風設備。www.szpa.com

8. 光學教程第五版姚啟鈞電子版pdf

第一章 幾何光學基礎 內 容 1.1幾何光學基本規律 1.2光程費馬原理全內反射和光學纖維 1.3棱鏡和最小偏向角 1.4同心光束和象散光束 1.5單球面上的傍軸成象 物和象 1.6薄透鏡的...