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1. 光学零件加工技术

由于激光具有方向性好，高能量和单色性好等一系列优点，自六十年代问世以来，就受到科研领域的高度重视，推动了诸多领域的迅猛发展，尤其是激光在加工领域中的应用。传统的激光加工机在工业产品中，已得到了广泛应用，近年来在激光微加工方面也受到广泛重视。

激光微加工对生产具有小孔或细小沟槽结构复杂的电子器件、医疗和汽车制品有重大意义。因为这类产品孔的直径和沟槽尺寸越来越小，而这些尺寸的公差越来越严格。只有激光才能满足对微加工零件提出的从1μm到1mm的所有要求。激光加工热作用区域小，可以准确地控制加工范围和深度，保证高的重复性，良好边缘和广泛的通用性[1]。

在微系统制造中，人们广泛采用硅各向异性刻蚀和LIGA(利嗄)技术加工各种微型结构。前者适合加工硅的二维结构和小深宽比的三维结构；后者能够加工精密的三维结构，不仅适用于硅而且也适用于加工金属、塑料和陶瓷。然而这种技术要求的条件比较苛刻，它需要同步辐射X射线源，而且模的制作也很复杂，因此很难普及。还有一点也必须指出，LIGA工艺与IC不兼容，这在一定程度上限制了它的使用。

90年代初发展起来的激光微加工工艺既能加工出较为复杂的微型结构，且所要求的条件又不那么苛刻，在实验室和工厂较容易实现[2]。

激光微加工所涉及的应用领域较宽，本文着重介绍激光束在UV（紫外）波段或532nm和1.06μm段激光微加工的应用,工作状态为脉冲状态,加工应用的范围为微电子和微机械（MEMS）。激光束的其它应用不在本文赘述。

2.脉冲激光直接微加工技术

脉冲激光直接微加工技术是利用高能量激光脉冲对固体直接加工，主要是基于激光烧蚀过程。在烧蚀过程中，固体材料所吸收的激光能量使材料从加工表面喷射出来。激光和固体间的烧蚀作用与固体材料以及脉冲激光参数密切相关。脉冲激光参数主要包括激光的波长、脉冲宽度和脉冲强度。在适宜的条件下，几乎所有的固体材料脉冲激光都能够加工，而且现在经研究已经建立了多种材料的脉冲激光加工参数[3]。

图一(a)所示的是一种常见的准分子激光加工设备的主要结构。激光光束经过一系列器件，包括快门、可调衰减器、光束整形器和归一化器，最后照射到掩模上。在这个结构中，光束整形器改变光束形状，使其近似为正方形，然后归一化器再把光分成许多光束，每束光从不同方向照射掩模（图一(b)）。这不仅提高了光照射的均匀性，同时也引入了离轴元件。离轴光照射可以完成垂直结构甚至钻蚀结构的加工，而使用传统的平面光照射无法加工出这样的结构。在整个系统中一般需要一些辅助设备进行准直，比如CCD视频传感器或独立的非线性显微镜。

脉冲激光直接微加工技术的主要特点之一是能够加工复杂的三维表面轮廓。对不同的掩模进行多次曝光可以加工阶梯式多级结构，而在曝光时间内扫描掩模可以完成连续切削，也可以用半色调掩模直接进行投影烧蚀来完成连续切削[4]。掩模和工件一般都安装在步进马达控制的精密移动平台上，通过计算机实现自动扫描操作。在加工过程中可以改变其它脉冲激光参数，比如激光光通量和重复频率。此外，还可以通过改变数值孔径NA来改变离轴照射的最大视角，见图一(b)，从而可以在恒定的激光光通量条件下加工不同侧壁角度的结构。

图一(a)准分子激光加工设备框图 (b)光学系统图

脉冲激光直接微加工技术的另一个特点是可以加工多种材料[5]，尤其适用于聚合物材料的加工。大多数聚合物在激光的频谱内都有很强的能量吸收，保证了激光与工件间的能量耦合，而相对较低的热传导性又保证了烧蚀过程中的热量扩散和受热影响的区域很小。大多数情况下，可以得到很好的表面光洁度，附加损失(熔化和碎屑)也可达到最小，这是许多其它材料不具备的特性。例如，由于金属的反射率和热传导率较高，用脉冲激光加工具有很高的烧蚀阀值，加工过程中有严重的附加损耗。但是，如果加工对象是沉积在导热性较差的基体表面的金属薄膜时，用脉冲激光就可以得到很好的加工效果。

脉冲激光直接加工MEMS器件中最成功的例子是喷墨打印头的加工[6]。另外，脉冲激光很高的峰值功率和3D结构加工能力也可应用到微流控芯片的加工中。微流控芯片中的主要部件，像微通道、微过滤器、微搅拌器和微反应器都需要3D结构(或至少2.5D)。此外，作为微流控芯片的材料，聚合物比硅基底的材料更适于用脉冲激光进行微加工。

MEMS直接加工的例子最近也有报道，如在硅底上制作双压电晶片微执行器[7]以及多层磁性材料执行器[8]等。另外，飞秒激光微加工技术发展也很快[9]。由于飞秒激光有很高的能量密度，这使得它在MEMS加工中的某些方面具有很好的应用前景，比如利用标准的透明材料与高能量多光子的剧烈作用可以在透光材料上加工微结构。

2.1直接加工

这里所用的术语“直接加工”是用来描述用激光束聚焦点来进行材料加工的过程。这项技术广泛应用于对高精度和小尺寸有要求的微机械加工，包括燃料注入器的钻孔、气体传感器的钻孔、太阳能电池的刻画以及MEMS的原型处理。工件是用检流扫描仪和可移动平台随着光束移动，同时用激光加工，从而得到预期的图案。加工速度通过调节检流扫描仪可达10ms-1 [10]。

图二：（a）用检流扫描仪和X-Y可移动平台的直接加工的示意图 （b）MicrAlater M1000 直接加工的激光器设备

2.2 钻孔

使用在X-Y平台或检流扫描仪上的聚焦激光束的一系列的孔的加工在燃料注入器、气体传感器、微小电路板和探测器卡片的钻孔都有广泛应用。图三显示的就是用来IC（integrated circuit）测试的探测器卡片的一部分。100μm孔是在500μm厚的硅氮化物晶体上用355nm的ND:YAG激光钻孔的。使用AblataCAM软件能将文件直接转化成激光器设备加工过程。利用这项技术能在探测器卡片上加工几乎任何形状的孔。

图三：（a）在硅氮晶体探测器卡片上的用来IC测试的100μm孔 b）在硬质钢上用来燃料注入的孔

发动机对低损耗和更佳的燃料利用率需求，引起对更小的孔和更厚的有壁燃料注入器的深入研究。由于传统EMD技术对于柴油机注入器的钻孔的限制，使得激光加工技术成为下一代柴油机引擎的关键技术。孔的直径为30-100μm公差为±1.5μm，锥角小于0.5度。图三（b）显示的是用Nd:YAG激光器在532nm在柴油机注入器上加工的孔。

2.3太阳能板加工

在1.06μm波上工作的激光器设备，其典型的能量为几十瓦，广泛的应用于薄膜太阳能板的玻璃底层上的精细线性雕合。这种过程和发射技术的结合与BTS能够使太阳能板在高速的情况下能保持非常高的精度和准确率。图四（a）是无定型硅薄膜在双激光系统（1.06μm和532nm）下的加工过程的示意图。IR YAG激光束用来在ITO层上划近似30μm宽的线，接着α－Si的沉积和可见YAG激光束在盘的附近穿过α－Si层来加工50μm直径的相互连接。而ITO层是不受加工过程影响的。接着铝电极层沉积，用可见光YAG激光来加工大概25μm宽的轨迹，来完成板的加工过程。太阳能板的样板的部分加工过程如图四所示。用580nm来加工400mm板的每一层大概需要1分钟。

图四：（a）用双波长激光系统加工的太阳能板
b）在薄膜α－Si太阳能板上的划线和相互连接的照片

3.最新研究动态

3.1用于微加工的UV激光钻孔机械－Meister 1000DF
MHI出品了最新DUV266nm激光钻孔机Meister 1000DF，能在所有新的固体UV－YAG振荡器上应用。用Meister 1000DF能在不同材料、不同工作环境下进行高质量的微加工。特点：半导体泵浦固体激光器谐振腔能达到很高的寿命和具有很高的可靠性，高能量密度266nmUV输出,能实现50－200μm直径的微小钻孔,高速和装备了检流扫描仪[11]。

图五：加工应用的样品图
（a）透孔： 直径100μm 聚酰亚胺树脂：厚度25μm
（b）透孔：直径100μm 陶瓷：厚度250μm

图六：结构图

3.2 DPSS UV 激光器

高脉冲355nm激光器（LD泵浦 YV04 激光器+ SHG + THG）空气冷却。概要：这种激光器是紧凑和空气冷却类型的高循环脉冲DPSS UV激光器（355nm）。非线性晶体GdYCOB应用于这种激光器（已由大阪大学发明）。因此能获得高光束质量和稳定输出。并且非常容易维护和操作，广泛应用于微加工、精确测量等等[12]。

3.3 DPSS绿色激光器

高脉冲532nm激光器（LD泵浦 YVO4激光器+ SHG) 空气冷却。概要：这种激光器是紧凑和空气冷却类型的高循环脉冲DPSS绿色激光器（532nm）。具有很好的输出稳定性和高光束质量。并且易于维护和操作，能广泛应用于微加工、测量等等。

3.4 DPSS YVO4激光器

高脉冲1064nm激光器（LD泵浦 YVO4激光器）空气冷却。概要：这是一种紧凑、空气冷却以及易于维护的DPSS激光器。用LD泵浦并且用光纤输出。由于在加工过程中有高重复性、热张力等特点，因此能被小型化。所以能广泛应用于高速标刻、激光加工和产生谐波的光源。

4.结 论

从加工材料范围和3D加工灵活性方面，脉冲激光具有特有的加工能力。脉冲激光加工技术和其它微细加工的主流技术相结合可以为MEMS的未来发展提供重要的加工手段。脉冲激光加工技术的主要应用领域有基于功能材料的微驱动器、微流控器件和系统。另外，脉冲激光还具有特有的微部件操控和连接能力，因此，对MEMS的集成和封装技术也将作出巨大的贡献。

参考文献：
[1] 耿淑杰, 激光微加工的进展[J]. 激光与红外,1997,27(6):330-332.
[2] 张光照，刘焱，微机械加工技术。传感器技术，1997，16（3）：57-60
[3] 李艳宁，唐 洁，饶志军，宋晓辉，胡晓东，傅 星，胡小唐,脉冲激光MEMS加工技术[J].微纳电子技术,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《我的第一本科学漫画书》系列PDF档!!!谢谢!!

《我的第一本科学漫画书》之《昆虫世界历险记》
李骏
想象一下人类的身体若是缩小成2厘米，会发生什么事情呢？本书主角就是在这种情况下，进入了由昆虫所称霸的弱肉强食的自然世界。在如此险恶的环境中，他们要用什么样的智慧与能力去应付、去生存呢？
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本套书故事情节生动，知识丰富有趣，人物性格鲜明。运用活泼的卡通漫画，形象地将深奥的昆虫世界展现于小读者面前，以激发其对昆虫世界的好奇心，培育其生态环保的观念和博物学精神
昆虫世界历险记内容简介：
阿楚、玛丽为了完成暑假作业，和小鲁结伴来到山区采集昆虫，突然，一道奇异的光束从天而降，竟把三个人缩小成秧同仅有两厘米的小人，他们必须克服身体变小之后的行动不便，还要避免成为昆虫追捕的目标，他们能够平安地回到现实世界吗？
阿楚、玛丽和小鲁好不容易逃脱蚂蚁的围攻，却又因为迷失了方向而离家越来越远！虽然他们平常老爱斗嘴，但每当遇到困难时都会团结一致，义不容辞地互相帮助，而大黄峰的毒针、虎甲虫的巨螯、食虫花的陷阱……危机重重，险象环生，不断地挑战着他们的智慧与勇气。
刚刚逃离螳啷的魔掌，却因为突出其来的倾盆大雨，使阿楚一行人陷于一片汪洋之中，他们能继续忍受饥饿和寒冷吗？而水黾、龙风、水螳螂等水生昆虫，却早已在一旁虎视眈訦了！奇异的光束会不会再度出现，将他们变回原来的样子呢？
让我们一起从书中了解主人公们的智慧与勇气吧。

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3. 局域网技术

一、局域网的特征：

局域网分布范围小，投资少，配置简单等，具有如下特征：

1．传输速率高：一般为1Mbps--20Mbps，光纤高速网可达100Mbps，1000MbpS

2．支持传输介质种类多。

3．通信处理一般由网卡完成。

4．传输质量好，误码率低。

5．有规则的拓扑结构。

二、局域网的组成：

局域网一般由服务器，用户工作站，传输介质四部分组成。

1．服务器：

运行网络0S，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心。

从应用来说较高配置的普通486以上的兼容机都可以用于文件服务器，但从提高网络的整体性能，尤其是从网络的系统稳定性来说，还是选用专用服务器为宜。

目前常见的NOS主要有Netware，Unix和Windows NT三种。

Netware：

流行版本V3.12，V4.11，V5.0，对硬件要求低，应用环境与DOS相似，技术完善，可靠，支持多种工作站和协议，适于局域网操作系统，作为文件服务器，打印服务器性能好。

Unix：一种典型的32位多用户的NOS，主要应用于超级小型机，大型机上，目前常用版本有Unix SUR4.0。支持网络文件系统服务，提供数据等应用，功能强大，不易掌握，命令复杂，由AT&T和SCO公司推出。

Windows NT Server 4.0：

一种面向分布式图形应用程序的完整平台系统，界面与Win95相似，易于安装和管理，且集成了Internet网络管理工具，前景广阔。

服务器分为文件服务器，打印服务器，数据库服务器，在Internet网上，还有Web，FTP，E—mail等服务器。

网络0S朝着能支持多种通信协议，多种网卡和工作站的方向发展。

2．工作站：可以有自己的0S，独立工作；通过运行工作站网络软件，访问Server共享资源，常见有DOS工作站，Windows95工作站。

3．网卡：将工作站式服务器连到网络上，实现资源共享和相互通信，数据转换和电信号匹配。

网卡(NTC)的分类：

(1)速率：10Mbps，100Mbps

(2)总线类型：ISA／PCI

(3)传输介质接口：

单口：BNC(细缆)或RJ一45(双绞线)

4．传输介质：目前常用的传输介质有双绞线，同轴电缆，光纤等。

(1)双绞线(TP)：

将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低干扰，每对相互扭绕而成。分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)．局域网中UTP分为3类，4类，5类和超5类四种。

以AMP公司为例：

3类：10Mbps，皮薄，皮上注“cat3’，箱上注“3类”，305米／箱，400元／箱

4类：网络中用的不多

5类：(超5类)100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注“cat5”，箱上注5类，305米／箱，600—700元／箱(每段100米，接4个中继器，最大500米)

接线顺序：

当线的一端从左到右的芯线顺序依次为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕时，另一端从左到右的芯线顺序则应当依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。

当线的一端从左到右的芯线顺序依次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕时，另一端从左到右的芯线顺序则应当依次为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。

这种网线一般用在集线器（交换机）的级连、服务器与集线器（交换机）的连接、对等网计算机的直接连接等情况下。

STP：内部与UTP相同，外包铝箔，Apple，IBM公司网络产品要求使用STP双绞线，速率高，价格贵。

(2)同轴电缆：

由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开。

按直径分为粗缆和细缆。

粗缆：传输距离长，性能高但成本高，使用于大型局域网干线，连接时两端需终接器。

A.粗缆与外部收发器相连。

B．收发器与网卡之间用AUI电缆相连。

C．网卡必须有AUI接口：每段500米，100个用户，4个中继器可达2500米，收发器之间最小2.5米，收发器电缆最大50米。

细缆：传输距离短，相对便宜，用T型头，与BNC网卡相连，两端安50欧终端电阻。

每段185米，4个中继器，最大925米，每段30个用户，T型头之间最小0.5米。

按传输频带分为基带和宽带传输。

基带：数字信号，信号占整个信道，同一时间内能传送一种信号。

宽带：传送的是不同频率的信号。

(3)光纤：

应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。分为单模光纤和多模光纤。绝缘保密性好。

单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2公里以上。

多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2公里以内。

三、局域网的几种工作模式：

1．专用服务器结构：(Server—Baseb)

又称为“工作站／文件服务器”结构，由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。

文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。

对于一般的数据传递来说已经够用了，但是当数据库系统和其它复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了，因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户感觉极慢，因此产生了客户机／服务器模式。

2．客户机/服务器模式：(client／server)

其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其它的应用处理工作分散到网络中其它微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S由的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取安全后备及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C／S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。

3.对等式网络：（Peer—to—Peer)

在拓扑结构上与专用Server与C／S相同。在对等式网络结构中，没有专用服务器

每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用。
虽然目前的网卡、HUB和交换机都能提供100M甚至更宽的带宽，但一个局域网如果配置不当，尽管配置的设备都非常高档而网络速度仍不能如意；或者经常出现死机、打不开一个小文件或根本无法连通服务器，特别是在一些设备档次参差不齐的网络中这些现象更是时有发生。在局域网中恰当地进行配置，才能使网络性能尽可能地进行优化，最大限度地发挥网络设备、系统的性能。其实局域网也是由一些设备和系统软件通过一种连接方式组成的，所以局域网的优化包括以下几个方面：

设备优化。包括传输介质的优化、服务器的优化、HUB与交换机的优化等。

软件系统的优化。包括服务器软件的优化和工作站系统的优化。

布局的优化。包括布线和网络流量的控制。

设备优化篇

网线为什么会影响局域网的优化？

网线看似非常普通，价格也非常低廉，但它对整个网络性能起着非常重要的作用，网线选择不好、接口制作不恰当都会影响到网络性能的优化。

在配置网络设备过程中，网线（仅以因特网中所使用的双绞线为例）通常是人们最易忽略的，常常有人认为“网线”没有什么可考虑的，只要是双绞线，或只要是5类双绞线即可，其实不然。为了降低信号的干扰，双绞线电缆中的每一线对都是由两根绝缘的铜导线相互扭绕而成，而且同一电缆中的不同线对扭绕圈数也不一样。在绕线方向上标准双绞线电缆中的线对是按逆时针方向进行扭绕。但有些非正规厂商生产的电缆线为了简化制造工艺，电缆中所有线对的扭绕密度相同，线对中两根绝缘导线的扭绕密度不符合技术要求，还有线对的扭绕方向不符合要求。这些不良现象将会引起双绞线的近端串扰（指UTP中两线对之间的信号干扰程度），从而使传输距离达不到要求。双绞线的扭绕度在生产中都有较严格的标准，实际选购时，在有条件的情况下可用一些专业设备进行测量，但一般用户只能凭肉眼来观察。需要说明的是，5类UTP中线对的扭绕度要比3类密，超5类要比5类密，这个密度一般用肉眼很难看出来。

如何选择网线？

在为局域网选购线材时一般来说是选购5类或超5类网线，因为3、4类双绞线一般是使用在10M/bps的因特网中，而5类双绞线能满足现在日趋流行的100M/bps的因特网，超5类双绞线主要用于将来的千兆网上，但现在也普通应用于局域网中，因为价格方面比5类线贵不了多少，现在已有6类线了，一般用于ATM网络中，公司局域网中暂时还不推荐采用。

有些不良厂商经常会用3类、4类线的线材来冒充5类甚至超5类线，因此要注意选择择名牌产品，如AMP、LUCENT（原AT&T）、IBDN（加拿大北方电信）等。

这些线类如属正规厂家生产则都在包装的封皮上有标识，如3类线就用“3 cable”，5类线就用“5 cable”，而超5类线则一般表示为“5e（或5E）cable”，要注意看清楚。另外好的双绞线较粗且较软，所印字符很清晰；冒牌产品为了节约成本，通常较细且一般较硬，在包裹塑料皮上所印字符也较粗糙。
参考资料：http://www.enet.com.cn/eschool/includes/zhuanti/zt/lan/27.shtml

4. 如何创造思维 人类思想所揭示出的奥秘pdf

看书要看好书           肤浅而缺乏内涵的书让人迷惑而无所得。《人工智能的未来》这本书是2006年出版的，好吧，2006——2014，这在其它科学和工业领域不算什么，但是在电子信息领域是旧世界和新世界的概念，很多认识都已被颠覆。再说作者：杰夫·霍金斯——商人发明家（一直在忙于资金困境、公司并购以及知识产权方面的事情），科学研究偏向于商业应用（弱人工智能），在人工智能领域并不具有开创性和权威性，书名起得好销售不用愁。内容就像是太阳系旅游手册，跟什么也没说一样。           一本好书要有明确的思想，确凿的事实依据和带有预见性的结论。《如何创造思维——人类思想所揭示出的奥秘》是一部2013年出版的人工智能力作，作者：雷·库兹韦尔（参见网络，不是一般人儿），阐述了人工智能领域最前沿的研究成果，以及对认知科学和智能的最新认识，最重要的是他揭示出了人工智能发展的方向和未来（2045年）蓝图，正像库兹韦尔说的：自然进化出大脑是为了预测未来。而这本书所叙述的就是本领域实实在在的认识成果，以及基于严谨逻辑的愿景分析。           笔者认为这本书应该成为胸怀人工智能理想的研究人员必看的一本书，也应该是最先看的一本书，看书要看对书。这部书是基于多门学科的思想性着作，阅读它需要具备相应的科学素养，书中会直接出现诸如生物学、神经科学以及电子计算机科学等方面的专有名词，而不会考虑你是否理解它的含义，如今信息爆炸的时代，遇见什么就去了解什么，哪有生物本科生+脑外科研究生+程序员那样的复合人才准备好去进军人工智能领域。这本书是在2005年出版的《奇点临近》基础上出版的，有质的变化，看完这本之后就不用看《奇点临近》了。           看完了《如何创造思维——人类思想所揭示出的奥秘》，必看的就是《人工智能——一种现代方法》了，麻省理工的经典基础教材，看思想。之后需要看《人工智能高级技术导论》。这是任务主线。至于《模式识别》、《机器学习》、“蚁群算法”、“遗传算法”等等，自学者之前就可以看，或者穿插着了解。对Lisp的理解不能太浅显，也不用太高深。           意识来源于复杂物理系统的“涌现特性”（emergent property），“感受性”（qualia）是其突出特征。——雷·库兹韦尔     《如何创造思维——人类思想所揭示出的奥秘》封面     《人工智能——一种现代方法（第二版）》封面     《人工智能高级技术导论》封面     《如何创造思维——人类思想所揭示出的奥秘》 出版社: 浙江人民出版社; 第1版（2014年1月1日） 平装: 300页                         语种： 简体中文                          开本: 16 ISBN: 9787213058646        商品尺寸: 22.8 x 17 x 2.2 cm      商品重量: 481 g   目录：        各方赞誉 推荐序 解放思想 段永朝.跨界思想家财讯传媒集团首席战略官 前言 揭开人脑思维的奥秘 第1章 自然界的思想实验 历史上出现过很多着名的思想实验，特别是关于自然界的思想实验，爱因斯坦的“驾乘光束”实验就是其一。研究大脑，也可以采用同样的办法。通过简单的思想实验，我们就能很好地理解人类智慧是怎么一回事儿。 思想实验1：大峡谷和大洞穴的形成 思想实验2：驾乘光束 大脑新皮质的统一模式 第2章 思考的思想实验 大脑和计算机都能存储和处理信息，但是，大脑和计算机之间的相似性可不只是看上去那么简单。大脑的记忆是层级结构和连贯有序的。记忆奇妙地出现在你的脑海里，一定是某些事物触发了它们。 思考，人脑不同于计算机 记忆是连贯有序的 联想因触发而生 记忆的结构是层级的 第3章 大脑新皮质模型 大脑新皮质分 6层，共包含 300亿个神经元，它们又组成了 3亿个模式识别器。这些模式识别器按层级关系组织，它们是思想的语言和思维模式识别理论的基础。只有具备自联想能力和特征恒常性能力，大脑新皮质才能识别模式。思维模式分两种：无目标思维和导向式思维，做梦就是无目标思维实例。 分层模式 模式结构 流向大脑新皮质模式识别器的数据本质 自联想和恒常性 学习 思想的语言 梦的语言        模型的根源 第4章 人类的大脑新皮质 尽管进化带来的改变并不总是朝着更高的智力水平前进，但是，智力仍是一个重要的进化分支。大脑新皮质的分层学习能力如此重要，以至于它在进化过程中体积越来越大，并最终成为大脑的主体。大脑运转时，并不以神经元为基础，而是神经元集合。 智力，一个重要的进化分支 新皮质的分层学习能力 积木式神经元集合 视觉皮质与通用算法 第5章 旧脑 虽然大脑新皮质已成为大脑的主体，但我们的旧脑并未消失，仍在帮助我们寻求满足和躲避危险。丘脑的突出作用是与新皮质持续联络，海马体存储最新记忆，而小脑则负责人体动作的协调。 感觉传导路 丘脑 海马体 小脑 快乐与恐惧 第6章 卓越的能力 人类的卓越能力，主要归功于大脑脑岛中的纺锤体细胞。大脑新皮质某些区域的优化，使其更善于处理联合模式，这就是天分的由来。跨领域合作和非生物大脑新皮质的云端存储，将让我们更富有创造力。从进化观点看，爱情的存在就缘于大脑新皮质的需求。 天分 创造力 爱情 第7章 仿生数码新皮质 我们现在已能模拟包含 160万个视觉神经元的人脑视觉新皮质，模拟完整人类大脑的目标，预计 2023年就可实现。“矢量量化”方法既能高效利用计算机资源，又能保留重要的语言识别特征。“隐马尔可夫模型”让语音识别系统能同时完成识别和学习两项任务。        脑模拟 神经中国络 矢量量化 用隐马尔可夫模型解读你的思维 进化（遗传）算法 列表处理语言LISP 分层储存系统 人工智能的前沿：登上能力层级顶端 创造思维的策略 第8章 计算机思维的4大基础 尽管人脑的思维模式极为精巧，我们仍可通过软件对人脑进行模拟。要想做到这一点，计算机必须要具备准确的沟通、记忆和计算能力，具有计算的通用性和冯 ·诺依曼结构，并且能够按大脑核心算法进行创造性思维。 基础1：准确的沟通、记忆和计算能力 基础2：计算的通用性 基础3：冯·诺依曼结构 基础4：按大脑核心算法进行创造性思考 第9章 思维的思想实验3 意识来源于复杂物理系统的“涌现特性”（emergent property），“感受性”（qualia）是其突出特征。成功模拟人脑的计算机也是有意识的。思维就是有意识大脑所进行的活动。非生物学意义上的“人”将于 2029年出现。将非生物系统引入人脑，不会改变我们的身份，但却产生了另外一个“我”。把我们的大部分思想储存在云端，人类就能实现“永生”。 谁是有意识的 你必须有信仰 我们能够意识到什么呢 东方是东方，西方是西方自由 意志身份 第10章 有关思维的库兹韦尔定律 信息技术的发展，都遵循着库兹韦尔定律，与思维相关的技术也不例外。随着人类基因组计划的实施，生物医学已成为一项信息技术，并呈指数型发展。在互联中国上，每秒比特的传递量每 16个月就翻一番。磁共振成像技术，也以指数级速度稳定发展，目前的空间分辨率已接近100微米。 生物医学 信息传输 大脑研究 第11章 反对的声音 库兹韦尔定律及其在人类智能提高方面的应用，也招致了不少批评。保罗 · 艾伦对“指数发展”说完全持否定态度。罗杰斯 ·彭罗斯认为，计算机无法像人脑那样进行量子计算。约翰 · 赛尔说，计算机即便能够通过图灵测试，它也不知道自己在做些什么。 “奇点遥远”论 “量子计算能力缺失”论 “无意识”论 后记 拥抱“奇点” 注释 译者后记

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6. 光纤有哪些分类写出各自特点

光纤分为 单模 多模
光纤跳线接口的种类及适用范围

光纤跳线的分类和概述如下：

光纤跳线（又称光纤连接器），也就是接入光模块的光纤接头，也有好多种，且相互之间不可以互用。SFP模块接LC光纤连接器，而GBIC接的是SC光纤连接器。下面对网络工程中几种常用的光纤连接器进行详细的说明：

①FC型光纤跳线：外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)

②SC型光纤跳线：连接GBIC光模块的连接器，它的外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。(路由器交换机上用的最多)

③ST型光纤跳线：常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。(对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架)

④LC型光纤跳线：连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。(路由器常用)

⑤MT-RJ型光纤跳线：收发一体的方形光纤连接器，一头双纤收发一体

ST、SC连接器接头常用于一般网络。ST头插入后旋转半周有一卡口固定，缺点是容易折断;SC连接头直接插拔，使用很方便，缺点是容易掉出来;FC连接头一般电信网络采用，有一螺帽拧到适配器上，优点是牢靠、防灰尘，缺点是安装时间稍长。MTRJ型光纤跳线由两个高精度塑胶成型的连接器和光缆组成。连接器外部件为精密塑胶件，包含推拉式插拔卡紧机构。适用于在电信和数据网络系统中的室内应用。

光纤模块：一般都支持热插拔，GBIC使用的光纤接口多为SC或ST型;SFP，即：小型封装GBIC，使用的光纤为LC型。

使用的光纤：

单模：L波长1310单模长距LH波长1310,1550

多模：SM波长850

SX/LH表示可以使用单模或多模光纤

在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到“FC/PC”，“SC/PC”等，其含义如下

1“/”前面部分表示尾纤的连接器型号

“SC”接头是标准方型接头，采用工程塑料，具有耐高温，不容易氧化优点。传输设备侧光接口一般用SC接头

“LC”接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些。

“FC”接头是金属接头，一般在ODF侧采用，金属接头的可插拔次数比塑料要多。

连接器的品种信号较多，除了上面介绍的三种外，还有MTRJ、ST、MU等，

2.'/'后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式

“PC”在电信运营商的设备中应用得最为广泛，其接头截面是平的。

“UPC”的衰耗比“PC”要小，一般用于有特殊需求的设备，一些国外厂家ODF架内部跳纤用的就是FC/UPC，主要是为提高ODF设备自身的指标。

另外，在广电和早期的CATV中应用较多的是“APC”型号，其尾纤头采用了带倾角的端面，可以改善电视信号的质量，主要原因是电视信号是模拟光调制，当接头耦合面是垂直的时候，反射光沿原路径返回。

由于光纤折射率分布的不均匀会再度返回耦合面，此时虽然能量很小但由于模拟信号是无法彻底消除噪声的，所以相当于在原来的清晰信号上叠加了一个带时延的微弱信号，表现在画面上就是重影。尾纤头带倾角可使反射光不沿原路径返回。一般数字信号一般不存在此问题。

使用范围：

A：光纤通信系统

B：光纤宽带接入网

C：光纤CATV

D：局域网LAN

E：光纤仪器表

F：光纤传感器

G：光纤教据传输系统

H：测试设备

光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上
作一归纳的，兹将各种分类举例如下。
（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm、1.3pm、

1.55pm）。
（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、

凹陷型等）。
（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。
（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、

红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料

等。
（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有

管律法（Rod intube）和双坩锅法等。

二， 石英光纤
是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的
折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛
应用于有线电视和通信系统。

掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为
1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO
炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，

瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动

因素的掺杂物，以少为佳。

氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺
氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且
损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。

石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红
外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。

三， 红外光纤
作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，

也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。

红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、

热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。

四， 复台光纤
复合光纤（Compound Fiber）在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、

氧化硼（B2O2）、氧化钾（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纤，特点是多成

分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤

内窥镜。

五， 氟化物光纤
氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又
简称 ZBLAN（即将氟化铝（ZrF4）、氰化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝
（A1F2）、氰化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～ 10pm
波长的光传输业务。

由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可
行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3pm波长时可达10-2～10－3dB／km，而
石英光纤在1.55pm时却在0.15～0.16dB/Km之间。

目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7pm的温敏器和热
图像传输，尚未广泛实用。

最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3pm的掺错光纤放大器（PD
FA）。

六， 塑包光纤
塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射
率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有
纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也
较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。

七， 塑料光纤
这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和
导光照明及近距离光键路的光通信中。
原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到
塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用
氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000pm，

比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化

的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，

在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。

八， 单模光纤
这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤
（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。
由于，光纤的纤芯很细（约10pm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参
数＜2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带
较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形
成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。
SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-
essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射
率还低。另外，有匹配型包层光纤，其包层折射率呈均匀分布。

九， 多模光纤
将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：
MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50pm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输
带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自
从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED
等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新
受到重视。
MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型
的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中
前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传
输容量较SI型大。
SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈
阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使
射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

十， 色散使移光纤

单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB／km。
此时，零色散波长恰好在1.3pm处。
石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB／km）。由于
现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也
能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。

于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构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段也构成零色散。因此，被命名为色
散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。
加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。
在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能
还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变
化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

十一 色散平坦光纤
色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色
散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较
宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到
1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。
不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较
复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。

十二 色散补偿光纤
对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构
成的。可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散
的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。
因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。
如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的
色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-
nsation Fiber）。
DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。
DCF也是WDM光线路的重要组成部分。

十三 偏派保持光纤
在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一
模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于
光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不
干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏
振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，
称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。
但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要
求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作
偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，
凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏
振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振
光纤的。

十四 双折射光纤
双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光
纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法
中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-
ning AND Absorption－ recing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热
膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，
其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹
性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。

十五 抗恶环境光纤
通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大
量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力
影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard
Condition Resistant Fiber）。
一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，
塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚
四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆
镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fib-
er）。
另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到
辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在
0.4～0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑
制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resista-
nt Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

十六 密封涂层光纤
为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅
（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的
扩散所制造的光纤（HCF：HermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化
学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种
碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的
氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲
劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于
严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。

十七 碳涂层光纤
在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon Coated
Fiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤
的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。

十八 金属涂层光纤
金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等
金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通
电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。
早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与
金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在
玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。

十九 掺稀土光纤
在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的
光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首
先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大
的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA
就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放
大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。

二十 喇曼光纤
喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f
之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质
的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振
动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而
振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，
可显示物质中固有的数值。

利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。
为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作
用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。
当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设
备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感
应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。

二十一 偏心光纤
标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。
但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包
层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。
偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置
在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出
包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。
因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受
到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物
质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的
损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。
偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）
的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。

二十二 发光光纤
采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，
产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。
发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进
行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光
光纤（Scintillation Fiber）。
发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。

二十三 多芯光纤
通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi
Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近
程度，可有两种功能。
其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输
线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，
而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。
其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开
发双纤芯的敏感器或光回路器件。

二十四 空心光纤
将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤
（Hollow Fiber）。
空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空
心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。
利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气
中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反
射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。
例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB／m的。

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第一 舞台灯光设计
一、设计原则
舞台灯光系统设计是遵循舞台艺术表演的规律和特殊使用要求进行配置的，其目的在于将各种表演艺术再现过程所需的灯光工艺设备，按系统工程进行设计配置，使舞台灯光系统准确、圆满地为艺术展示服务。
舞台灯光系统设计是遵循一种规律和特殊使用要求进行配置的，所以无法定死它的原则，只能大概的说出来，目的就在于将各种表演艺术再现过程所需的灯光工艺设备，只要按系统工程设计配置，那么舞台灯光系统就相当于是一种艺术的展示。下面就说下应该注意的几个方面
1. 系统的抗干扰能力和安全性作为重要设计指标；
2. 高效节能冷光新型灯具被引入系统设计中；
3. 创造完全的舞台布光自由空间，适应一切布光要求；
4. 为使该系统能够持续运行，适当加大储备和扩展空间；
5. DMX512数字信号网络技术被引入系统设计的各个环节之中。
二、工艺设计要求
1．该系统设计可以从一种照明方案快速转换到另外一种照明方案，转换时间在2小时内完成。
2．该系统工艺设计和设备配置具有综合剧场的使用功能，在短时间内可轮换多种不同剧种的灯光操作方案。
3．该系统允许使用全部配置的各种类型灯具和其它补充设备。
4．该系统设计有足够的安全性和存储容量，整个系统在不中断主电力供应的前提下，对主控台进行持续的诊断检查。
5．该系统中的设备完全符合舞台背景噪声的技术要求，空场状态下，所有灯光设备开启时的噪声及外界环境噪声的干扰不高于NR25，测试点1M效果器材的噪声不大于30dB。
6．系统的扩展能力是该系统设计之初有意预留的，如电力硅控容量、网络容量，待日后资金充裕或新技术出现，使本系统不至于因设计不足而大面积修改或更新，达到节省资金和快速适应变化的需求。
三、设计说明
舞台灯光灯位布置的顶光、区位构成布光阵列，舞台各部位均有布光点，杜绝死区，可灵活多变地按需组合。
（1）顶光系统设计配置
顶光的作用就是对舞台表演空间的照明，一般采用各种灯具，最大度的提高光的透性，150%，遮光叶设计美观新颖，四页设置合理，遮光效果好，可作舞台顶光布光或染色用。
A. 配置灯具分布如下：
舞台上空，共设有20道顶灯吊杆。
其中每道顶光分别用不同数目的灯具：PD-JG150 1KW螺纹聚光灯24台(配换色器)、PD-JG1501KW平凸聚光灯40台(配换色器)、PD-P64(配换色器)40台、PH750-26（750W）成像聚光灯64台(配换色器)和（DJD）LD1000R影视舞台柔光灯36台及彩熠2KW电脑摇头灯16台。
B．灯具的排列及投射方法：
第一道顶光与面光相衔接照明主演区，衔接时注意人物的高度，可在第一道顶光位置作为定点光及安置特效灯光，并选择部分灯加强表演区支点的照明；第二道至第十道可向舞台后直投、也可垂直向下投射、可加强舞台人物造型及景物空间的照明。前后排光相衔接，使舞台表演区获得比较均匀的色彩和亮度。
（2）电脑灯设计配置
考虑到智能化灯具是21世纪舞台照明的必然发展趋势，为了满足各种演出灯光需要，舞台灯光设计配置了16台电脑灯摇头灯。
电脑灯主要布置在舞台上空的顶光灯杆上，采用DMX信号控制，通过网络接点连接电脑控制台，可任意调整灯具投射角度，亮度，变换图案，光束大小，颜色等功能，确保满足演出对电脑灯变化要求。
（3）灯光换色器设计配置
安装在部分灯具上的换色器，其作用舞台光、染色、色彩变化、衬托剧情，达到多姿多彩的效果。
换色器配置：
选用WD－512－08A系列电脑换色器136个。
四、 舞台灯光控制设备配置
（1）灯光控制台
灯光控制台选用英国"Strand"公司300系列125型光路电脑调光台，此调光台使用品质保证的Genius Pro操作软件，此软件支持中小型控制台的预置或追踪模式操作。电脑灯控制是斯全德300系列控制台的又一标准特性，它通过智能鼠标追踪球实现。
具有80多年生产、制造、销售、设计经验的全球性公司，其产品的可靠和先进性为我们的选择及业主的使用提供了信心。
（2）调光硅柜
调光硅柜选择的是英国"Strand"公司CD80－A数字调光硅柜。
数字硅柜是实现大功率负荷调光的载体，亦是调光系统的核心硬件。CD80－A硅柜是采用数字解码触发控制技术的、具有高控制精度、高性能的调光器。它的DMX输入接口采用光电隔离技术，高精度、高速度的数字触发系统（调光范围1-100%，调光曲线10条，调光精度1024级）。抗干扰强、调试简单，系统不受温度、电压等环境影响，系统不需调试就可达到国家标准一级机规定的输出电压一致性的指标，不需要进行出光点、一致性的维护性调整。系统采用ISP在线系统可编程大规模集成电路，硬件可靠性得到了提高，软件上采用"看门狗"技术和容错技术，即使受到外电网和传输线强烈干扰，能自动检测配电系统，在配电电压波动时可自动修正触发导通角，抑制灯光闪动，保证自身正常工作。硅柜与调光台是以光电隔离方式传输信号，避免了因漏电、静电等意外原因导致烧毁调光台的事故。硅柜具有调光记忆最后一场功能，一旦主、副控制都出故障，也能保证正常演出。可设置9级预热值，以延长灯具寿命,机内固化的10条调光曲线完全可以满足各种演出的需要。设有两个输入接口，可同时接收数字和模拟控制台信号。每个功率单元都具有直通开关，而且各功率单元可以在任何情况下任意互换，为保证演播厅在综艺节目，文艺演出晚会的现场演出 、拍摄、直播，节目录制等要求方面提供了保证，而且为电脑灯，激光效果，变色灯，换色器等设备的应用提供充足的兼容效果和扩展功能,完全满足各种演出的需要。

第二 舞台灯光系统电气设计
一．灯光系统电力配置
设置2台96路全数字调光硅柜，6KW 192路。
二. 灯光系统电气设备运行中的安全设置
1．合理配置输出
每个调光、直通输出由1只32A的插座配出，每个插座三根导线长度一致，通过绞合输出。
2．良好的接地
为消除可控硅干扰，使音、视频设备达到使用要求，在灯光系统设计中选择比较合理、实用的接地系统。扩声系统和灯光系统都设有独立接地干线，采用共用地极，接地电阻≤1Ω。电力电缆和灯线全部安装在金属线槽内，金属线槽设有良好接地装置。
3．触电保护
由于灯光配电线路大部分经插座接到舞台灯光，按低压配电系统常规作法插座回路应装设漏电保护，作间接接触保护，因漏电开关容易误动作，直接影响舞台灯光系统的可靠性，因此以我们采取PE线与相关回路相线一起配线的方式。以减小零序阻抗，保证在发生单相接地故障时，保护装置能可靠动作，保障人身安全。
4．雷电防护
在变电所低压母线装设避雷器，调光灯光配电柜装设电涌保护器，防止文化艺术中心舞台或附近建筑物遭受雷击时由于电磁感应、静电感应产生的过电流、过电压，损坏调光柜及灯光控制计算机系统，保证调光硅柜及灯光控制计算系统安全。
三、灯光系统电气线缆及线路敷设设置
1．硅柜室到所有插座的输出导线,均由三根线长度一致，通过绞合输出。灯线和音、视频等信号线相互远离，必须相遇时做90°交叉，留有0.5M距离；无法避免必须平行时，间距设置大于1M。
2．所有信号连接线缆均选用五芯屏蔽线，以防止干扰。
3．设有独立的接地干线，电力电缆和灯线应安装在金属线槽内，金属线槽应接地。
4．插座箱强弱电之间用金属隔板分隔，避免了强电对弱电的干扰，保证弱电系统安全。
5．采用低烟雾（LSF）、阻燃PVC型的铜芯电缆，线缆应可长期工作于90℃环境下，在正常使用条件下，寿命应达30年以上。
6．插座箱选用符合"国标"企业生产的国际上先进产品，插箱内强、弱电之间用金属隔板分隔，保证安全，有利于电磁兼容。
7．电缆桥架采用热敏电缆作火灾探测，预防电缆火灾。
8．桥架或线槽加盖，并做防火处理。动力电缆和控制电缆的型号、电压、载流量、截面、芯数，处护套等应满足其电路类型、传输型号、使用环境和敷设方式的要求，并符合有关规范。
9．移动部件的控制和动力电缆采用满足防火要求软电缆。电缆的敷设应符合GB50258-96《电气装置安装工程1KV及以下配线工程施工检验验收规范》的要求进行。
10．电缆敷设时应将电磁干扰降低到最低程度。当采用电缆软管时，其长度不能超1米。动力或控制线路用的悬挂或下垂的软电缆应设有应力释放中心芯线，其两端应夹紧，以释放导线应力。
11．动力或控制线路所用的多芯和屏蔽电缆的芯线易于按编号识别，少于25芯的电缆才使用颜色代码，不利用电缆敷设形式或顺序来识别电缆芯数。
12．每根动力和控制电缆的两端的电缆编号相同，并打上有唯一编号的永久标记。电缆编号已在接线图中表示。
13．电线应有足够长度的电缆以满足有关设备总行程的要求，其中包括到维修位置所需的行程。所有电缆进线设备上，有适当的进线接头，以便换电缆，剩余汇电缆应卷在电缆盘上或放在设备内，并牢牢固定。
14．箱盒安装时应垂直于墙面对齐，垂直偏差不大于2mm，进出线箱排列整齐，并留有适当的余量。管内穿线不同回路、不同电压、和交直流的导线，不得穿入同一根管子内，导线在管内不得有接头和扭曲，导线穿入管子内，在出口处，装护套来保护导线。电缆敷设前，仔细检查电缆是否有机械损失，并进行绝缘摇测。动力和照明配电箱的安装，其质量标准符合国家电气工程施工规范。落地动力配电箱牢固安装在角钢或槽钢基础上，用螺丝固定，并做好接地。进出线的管子在基础内高出基础面10公分左右。安装位置尺寸见图纸要求，后面不开检修门的靠墙安装。落地式动力配电箱安装时垂直度为每米1.5毫米，盘间接缝为2毫米。照明箱一般为挂墙安装，本工程采取明、暗二种安装。暗装的挂墙式配电箱在砌墙时直接安装在墙内，也可在墙上预留洞然后再装。保证安装牢固，接地良好，安装平、正、尺寸符合设计要求，底边距地面1.5M，照明配电箱垂直偏差不大于3MM，进出配电箱的管路配到配电箱内并用管帽和锁紧螺母固定。安装配电箱，其盖板表面和粉刷层一样平，进出箱内的管线采用暗敷方式。
四、灯光电气设备柜设置
1．结构
电气设备的机柜和机架都采用经过防绣处理的金属和钢板性制作，必要时用钢板或型钢的柜架加强。电气设备柜有防尘和防潮措施。除通风处和电缆进出口外，所有机柜和机架都全部封闭。每个机柜的深度能保证适当的设备和接线的空间。每一特定组的各机柜深度、高度和颜色都相同。
2．通风
所有电气元件或装置都能在所用外罩内和规定的环境下连续运行。机柜设有适当的自然通过。以散去设备产生的热量，通过口采用细网或泡沫隔栅保护，以防杂物进入。外壳应加压密封且进风需过漏。
3．电缆进出线
电缆孔在工厂按所需位置预留；并设有可拆卸板以便在现场最后加工。电缆进出线处考虑电缆的外经、敷设方式和足够的弯曲半径，并有电缆固定装置。
4．机柜门及检修面板
门和面板设计有足够的刚性，门和面板可拆卸检修，面板装有防尘密封条。所有外壳和面板都在彻底清除油脂和锈迹后涂烘干漆。
5．标识
设备柜内的部件标志也应为永久性标志，不得使用临时粘贴标志或钢笔识别印记。铭牌与标志的尺寸足够大，在正常光线下2米的距离能看清楚铭牌与标志的文件。
6．资料袋
每个机柜外壳主门内侧挂一个资料袋，用于装入本电气设备柜的各个电气元件或装置样本、接线、维修和维护等资料或图纸。
五、硅柜室设计施工要求
1．设计要求
（1）缆桥架敷设后所有孔洞需用耐火材料作防火封堵。
（2）置放可控硅、供电柜和场灯柜的底下设有10号槽钢机座。
（3）调光配电室内楼板荷载要求每平方米800Kg。
（4）硅室防静电地板高为300mm。
（5）电缆桥架穿过楼板、墙体处留洞尺寸见施工图。
（6）由于可控硅工作时会散发出大量的热量，为了保证硅的正常工作，硅室必须装有单独的空调系统和通风设备。www.szpa.com

8. 光学教程第五版姚启钧电子版pdf

第一章 几何光学基础 内 容 1.1几何光学基本规律 1.2光程费马原理全内反射和光学纤维 1.3棱镜和最小偏向角 1.4同心光束和象散光束 1.5单球面上的傍轴成象 物和象 1.6薄透镜的...