本書是關(guān)于光子集成理論以及制備技術(shù)的專著。全書共10章，第1章主要介紹光波導(dǎo)基礎(chǔ)理論；第2、3章主要介紹光波導(dǎo)器件數(shù)值模擬技術(shù)；第4章主要介紹各類光波導(dǎo)（包括最新發(fā)展的硅納米光波導(dǎo)等）基本特性以及相關(guān)制作工藝；第5章重點介紹針對光纖到戶系統(tǒng)需求的新型集成光子器件；第6、7章重點介紹光通信系統(tǒng)中最具代表性的集成光子器件，包括波分復(fù)用器、微環(huán)濾波器等，并在第7章對微環(huán)傳感器的最新進展作了相關(guān)介紹；第8章詳細介紹最新發(fā)展的表面等離子金屬光波導(dǎo)的原理、結(jié)構(gòu)以及發(fā)展前景；第9章主要介紹和總結(jié)另一種新型光波導(dǎo)——光子晶體波導(dǎo)；第10章著重介紹硅光子學(xué)的最新研究進展。
本書可作為大專院校相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的課程教材，也可作為從事光通信器件專業(yè)的科學(xué)技術(shù)人員的參考用書。
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本書是關(guān)于光子集成理論以及制備技術(shù)的專著。本書首先介紹了光波導(dǎo)基礎(chǔ)理論(見第1章)和光波導(dǎo)器件數(shù)值模擬方法(見第2章和第3章)，然后對各類光波導(dǎo)(包括最新發(fā)展的硅納米光波導(dǎo)等)的基本特性以及相關(guān)制作工藝進行了介紹(見第4章)。在第5章重點介紹了針對光纖到戶系統(tǒng)需求的新型集成光子器件。第6章和第7章則分別介紹了光通信系統(tǒng)中最具代表性的集成光子器件。第8章對最新發(fā)展的表面等離子金屬光波導(dǎo)的原理、結(jié)構(gòu)以及發(fā)展前景進行了詳細的介紹。第9章主要介紹和總結(jié)另一種新型光波導(dǎo)——光子晶體波導(dǎo)；第10章著重介紹硅光子學(xué)的最新研究進展。
何賽靈，92年獲瑞典皇家工學(xué)院(KTH)博士學(xué)位。任KTH教授及KTH-浙江大學(xué)聯(lián)合光子研究中心首席科學(xué)家。“國家海外高層次人才引進計劃” (“千人計劃”)入選者，OSA(美國光學(xué)學(xué)會)&SPIE(國際光學(xué)工程學(xué)會)的Fellow。著有一本國際專著、400多篇國際期刊文章并且擁有20多項發(fā)明專利。
前言
第1章 光波導(dǎo)基本理論
1.1 平板波導(dǎo)
1.1.1 射線理論分析法
1.1.2 波動理論分析法
1.1.3 高斯近似模場
1.2 條形波導(dǎo)
1.2.1 Macatili方法
1.2.2 等效折射率方法
1.3 本章小結(jié)
參考文獻
第2章 光束傳輸方法
2.1 全矢量波動方程
2.2 BPM
2.3 BPM應(yīng)用實例
2.3.1 實例1：定向耦合器
2.3.2 實例2：馬赫一曾德爾干涉儀
2.4 本章小結(jié)
參考文獻
第3章 時域有限差分方法
3.1 引言
3.2 麥克斯韋方程的FDTD計算式及基本性質(zhì)
3.2.1 Yee元胞及差分格式
3.2.2 數(shù)值穩(wěn)定性條件
3.2.3 數(shù)值色散與噪聲
3.3 完美匹配層吸收邊界條件
3.4 激勵源設(shè)置
3.4.1 脈沖源與穩(wěn)態(tài)源
3.4.2 總場散射場分離
3.5 色散介質(zhì)的有限差分方法
3.5.1 聯(lián)系D和E的因果性和幾種典型色散模型
3.5.2 色散介質(zhì)的FDTD差分算法
3.6 計算實例與分析
參考文獻
第4章 常見光波導(dǎo)材料與結(jié)構(gòu)
4.1 典型光波導(dǎo)材料與結(jié)構(gòu)
4.1.1 SiO2材料及波導(dǎo)
4.1.2 Ⅲ-V族半導(dǎo)體材料及波導(dǎo)
4.1.3 鈮酸鋰(LiNbO3)材料及波導(dǎo)
4.1.4 聚合物材料及波導(dǎo)
4.1.5 硅絕緣體材料及波導(dǎo)
4.1.6 新型納米光波導(dǎo)
4.1.7 光波導(dǎo)材料及結(jié)構(gòu)小結(jié)
4.2 光波導(dǎo)器件的制作工藝
4.2.1 波導(dǎo)層薄膜生長
4.2.2 光刻工藝
4.2.3 刻蝕技術(shù)
4.3 光波導(dǎo)器件的測試
4.3.1 測試流程
4.3.2 測試裝置
4.3.3 波導(dǎo)傳輸損耗測試方法
4.3.4 光波導(dǎo)器件的封裝與測試
4.4 本章小結(jié)
參考文獻
第5章 光波導(dǎo)耦合器
5.1 光耦合器概述及分類
5.2 光耦合器的一般技術(shù)參數(shù)
5.3 Y分支概述
5.3.1 Y分支的基本原理
5.3.2 Y分支的設(shè)計舉例
5.3.3 可調(diào)諧Y分支
5.3.4 Y分支的應(yīng)用
5.4 MMI耦合器
5.4.1 MMI耦合器基本原理
5.4.2 MMI耦合器的應(yīng)用
5.5 定向耦合器
5.6 本章小結(jié)
參考文獻
第6章 波分復(fù)用器
6.1 波分復(fù)用技術(shù)
6.2 波分復(fù)用器件
6.3 AWG
6.3.1 AWG原理和幾何設(shè)計
6.3.2 AWG的理論建模
6.4 EDG
6.5 波分復(fù)用器件優(yōu)化設(shè)計
6.5.1 帶通平坦設(shè)計
6.5.2 偏振不敏感設(shè)計
6.5.3 熱不敏感設(shè)計
6.5.4 低串擾設(shè)計
6.5.5 其他優(yōu)化設(shè)計
6.6 波分復(fù)用器件的應(yīng)用
6.6.1 單纖三向器件
6.6.2 光碼分多址復(fù)用的編解碼器應(yīng)用
6.7 本章小結(jié)
參考文獻
第7章 微環(huán)諧振器及相關(guān)器件
7.1 概述
7.2 基本原理
7.2.1 基本結(jié)構(gòu)
7.2.2 基本參量
7.2.3 基本功能
7.3 傳輸矩陣法
7.3.1 振幅耦合方程
7.3.2 單環(huán)濾波器
7.3.3 并聯(lián)雙環(huán)濾波器
7.3.4 串聯(lián)雙環(huán)濾波器
7.4 基于微環(huán)諧振器的集成光子器件
7.4.1 濾波器
7.4.2 波分復(fù)用器件
7.4.3 微環(huán)傳感器
7.4.4 微環(huán)激光器
7.4.5 微環(huán)光調(diào)制器
7.4.6 微環(huán)光開關(guān)
7.5 本章小結(jié)
參考文獻
第8章 基于表面等離子體結(jié)構(gòu)的納米光集成
8.1 引言
8.2 表面等離子體的基本性質(zhì)
8.2.1 金屬的色散模型
8.2.2 金屬/介質(zhì)單界面上的表面等離子體
8.2.3 多層結(jié)構(gòu)中的表面等離子體
8.3 表面等離子體在亞波長光集成中的應(yīng)用
8.3.1 金屬納米顆粒陣列波導(dǎo)
8.3.2 長程表面等離子體器件
8.3.3 MIM波導(dǎo)及器件
8.4 本章討論與展望
參考文獻
第9章 光子晶體波導(dǎo)及器件
9.1 光子晶體簡介
9.1.1 光子晶體的概念
9.1.2 光子晶體的應(yīng)用
9.2 光子晶體波導(dǎo)
9.2.1 二維平板光子晶體
9.2.2 光子晶體平板波導(dǎo)
9.2.3 基于光子晶體波導(dǎo)的基本單元
9.3 基于光子晶體波導(dǎo)的新型集成器件
9.3.1 光子晶體功分器
9.3.2 光子晶體波分復(fù)用器
9.3.3 光子晶體光開關(guān)
9.3.4 光子晶體慢波波導(dǎo)
9.3.5 光子晶體高Q值微腔
9.4 光子晶體波導(dǎo)的制作
9.5 本章小結(jié)與討論
參考文獻
第10章 硅光子學(xué)
10.1 概述
10.2 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)
10.2.1 晶體
10.2.2 能帶及材料的分類
10.2.3 電子的躍遷和空穴
10.2.4 直接帶隙和間接帶隙半導(dǎo)體
10.2.5 硅材料的特性
10.3 硅基拉曼激光器
10.3.1 拉曼散射和受激拉曼散射
10.3.2 雙光子吸收和自由載流子吸收
10.3.3 硅基拉曼激光器
10.4 硅基電光調(diào)制器
10.4.1 自由載流子等離子色散效應(yīng)
10.4.2 基于馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的硅基電光調(diào)制器
10.4.3 基于微環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)的硅基電光調(diào)制器
10.5 硅基光電探測器
10.5.1 硅基鍺探測器
10.5.2 硅基離子注入探測器
10.5.3 波導(dǎo)和探測器的耦合
10.6 硅和Ⅲ-V族材料的混合集成
10.7 本章小結(jié)
參考文獻
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