微波光子多学科协同设计与建模仿真

本书提出微波光子多学科协同设计思想与方法，首先从微波光子的跨域交叉融合出发，分析了其多学科特点，探讨了微波光子多学科协同设计的技术挑战；接着，基于微波光子多学科设计的内涵，将需求-功能-逻辑-物理（RFLP）系统工程论方法引入微波光子系统的设计中，形成了基于RFLP的微波光子系统仿真设计的一般方法。同时，深入研究了微波光子器件、处理单元和系统的建模方法，阐明了微波光子跨域特点和时空频多维映射原理，并以微波光子干涉仪系统模型为例，详细阐述了多学科协同设计和建模仿真的思路及方法；最后，本书探讨了不同专业工具所建立的异构模型的统一封装方法，并针对微波光子跨域带来的海量数据处理问题，探讨了多核心、多进程分布式并行计算方法对仿真效率提升的有效性。

丛书序
序
前言
第1章 微波光子学及其多学科特征 1
1.1 微波光子学的概念、发展及应用 1
1.1.1 微波光子学的基本概念 1
1.1.2 微波光子器件 3
1.1.3 微波光子信号处理 6
1.1.4 微波光子学的系统应用 13
1.2 微波光子学的多学科融合特征 21
1.3 微波光子多学科协同设计与建模仿真的现状及挑战 25
1.3.1 微波光子多学科协同设计与建模仿真的现状 25
1.3.2 微波光子多学科协同设计与建模仿真的挑战 28
1.4 微波光子多学科协同设计和建模仿真的主要内容 30
参考文献 30
第2章 微波光子多学科协同设计方法 33
2.1 多学科概念内涵 33
2.2 多学科协同设计的概念及方法 36
2.2.1 传统产品的设计方式 36
2.2.2 多学科协同设计的概念及特点 40
2.2.3 多学科协同设计的原理及方法 42
2.3 RFLP 多学科协同设计方法与流程 47
2.3.1 系统工程方法 47
2.3.2 RFLP 协同设计的基本概念 48
2.3.3 RFLP 协同设计的基本框架 48
2.3.4 RFLP 协同设计的基本流程 51
2.3.5 多学科协同优化原理及方法 53
2.4 基于RFLP的微波光子多学科协同设计 58
2.4.1 微波光子多学科协同设计的概念 58
2.4.2 微波光子多学科协同设计的基本方法及流程 60
2.4.3 微波光子多学科协同设计中的关键问题 66
2.5 本章小结 70
参考文献 70
第3章 微波光子基础器件建模及优化 72
3.1 概述 72
3.1.1 微波光子器件分类 72
3.1.2 微波光子器件建模挑战 75
3.2 微波光子器件建模方法 77
3.2.1 微波光子器件噪声建模 77
3.2.2 微波光子器件非线性建模 83
3.2.3 基于经验公式的行为级模型建模 85
3.2.4 基于器件机理的物理模型建模 87
3.2.5 微波光子器件建模协议 92
3.3 微波光子器件参数提取及表征方法 94
3.3.1 激光器参数提取与表征 96
3.3.2 调制器参数提取与表征 98
3.3.3 探测器参数提取与表征 100
3.3.4 掺铒光纤放大器参数提取与表征 100
3.3.5 光滤波器参数提取与表征 102
3.3.6 电光互转换组件参数表征 103
3.4 微波光子器件模型评估与修正 106
3.4.1 模型评估 107
3.4.2 模型参量修正 108
3.5 本章小结 112
参考文献 112
第4章 微波光子时空频处理单元的信息映射关系及建模 114
4.1 微波光子系统中的时空频处理模型 114
4.1.1 微波光子时空频处理模型分类 114
4.1.2 微波光子时域模型 114
4.1.3 微波光子频域模型 116
4.1.4 微波光子时频混合域模型 119
4.1.5 微波光子空频混合域模型 121
4.2 微波光子时空频处理单元的信息映射关系 121
4.2.1 单一处理域的信号处理 122
4.2.2 时-频信号处理 123
4.2.3 频-空信号处理 125
4.2.4 多维映射问题解决方法 126
4.2.5 微波光子时空频处理单元的多学科耦合和解耦合机理与方法 127
4.3 微波光子时空频联合处理单元建模及表征评估 130
4.3.1 微波光子时空频处理单元联合建模挑战 130
4.3.2 微波光子处理单元联合建模及表征评估方法 131
4.4 本章小结 142
参考文献 142
第5章 微波光子系统的协同设计与联合仿真 144
5.1 微波光子系统的主要组成 144
5.2 微波光子系统的RFLP协同设计与建模仿真过程 146
5.2.1 需求视图 147
5.2.2 功能视图 148
5.2.3 逻辑视图 150
5.2.4 物理视图 152
5.3 微波光子系统建模仿真示例 154
5.3.1 微波光子干涉仪系统RFLP设计过程 155
5.3.2 微波光子干涉仪分机 RFLP 设计过程 160
5.3.3 微波光子干涉仪测向系统仿真及优化 164
5.4 本章小结 183
参考文献 183
第6章 微波光子多学科异构模型封装与高效仿真方法 186
6.1 微波光子异构模型与封装方法 186
6.1.1 异构模型的概念 186
6.1.2 微波光子模型的统一表征方法 189
6.1.3 微波光子模型的统一描述与实现 192
6.1.4 异构封装方法 195
6.1.5 异构模型封装实例 201
6.2 微波光子高效仿真方法 218
6.2.1 基于跨域匹配的微波光子系统高效仿真方法 218
6.2.2 分布式并行计算方法 224
6.3 本章小结 246
参考文献 246
索引 24