微纳光子集成

出版者:科学

作者:何赛灵//戴道锌

页数:236

出版时间:2010-4

价格:48.00元

isbn号码:9787030270542

具体描述

《微纳光子集成》是关于光子集成理论以及制备技术的专著。全书共10章，第1章主要介绍光波导基础理论；第2、3章主要介绍光波导器件数值模拟技术；第4章主要介绍各类光波导(包括最新发展的硅纳米光波导等)基本特性以及相关制作工艺；第5章重点介绍针对光纤到户系统需求的新型集成光子器件；第6、7章重点介绍光通信系统中最具代表性的集成光子器件，包括波分复用器、微环滤波器等，并在第7章对微环传感器的最新进展作了相关介绍；第8章详细介绍最新发展的表面等离子金属光波导的原理、结构以及发展前景；第9章主要介绍和总结另一种新型光波导——光子晶体波导；第10章着重介绍硅光子学的最新研究进展。

作者简介

何赛灵，92年获瑞典皇家工学院(KTH)博士学位。任KTH教授及KTH-浙江大学联合光子研究中心首席科学家。“国家海外高层次人才引进计划” (“千人计划”)入选者，OSA(美国光学学会)&SPIE(国际光学工程学会)的Fellow。著有一本国际专著、400多篇国际期刊文章并且拥有20多项发明专利。

目录信息

前言第1章 光波导基本理论 1.1 平板波导 1.1.1 射线理论分析法 1.1.2 波动理论分析法 1.1.3 高斯近似模场 1.2 条形波导 1.2.1 Macatili方法 1.2.2 等效折射率方法 1.3 本章小结 参考文献第2章 光束传输方法 2.1 全矢量波动方程 2.2 BPM 2.3 BPM应用实例 2.3.1 实例1：定向耦合器 2.3.2 实例2：马赫一曾德尔干涉仪 2.4 本章小结 参考文献第3章 时域有限差分方法 3.1 引言 3.2 麦克斯韦方程的FDTD计算式及基本性质 3.2.1 Yee元胞及差分格式 3.2.2 数值稳定性条件 3.2.3 数值色散与噪声 3.3 完美匹配层吸收边界条件 3.4 激励源设置 3.4.1 脉冲源与稳态源 3.4.2 总场散射场分离 3.5 色散介质的有限差分方法 3.5.1 联系D和E的因果性和几种典型色散模型 3.5.2 色散介质的FDTD差分算法 3.6 计算实例与分析 参考文献第4章 常见光波导材料与结构 4.1 典型光波导材料与结构 4.1.1 SiO2材料及波导 4.1.2 Ⅲ-V族半导体材料及波导 4.1.3 铌酸锂(LiNbO3)材料及波导 4.1.4 聚合物材料及波导 4.1.5 硅绝缘体材料及波导 4.1.6 新型纳米光波导 4.1.7 光波导材料及结构小结 4.2 光波导器件的制作工艺 4.2.1 波导层薄膜生长 4.2.2 光刻工艺 4.2.3 刻蚀技术 4.3 光波导器件的测试 4.3.1 测试流程 4.3.2 测试装置 4.3.3 波导传输损耗测试方法 4.3.4 光波导器件的封装与测试 4.4 本章小结 参考文献第5章 光波导耦合器 5.1 光耦合器概述及分类 5.2 光耦合器的一般技术参数 5.3 Y分支概述 5.3.1 Y分支的基本原理 5.3.2 Y分支的设计举例 5.3.3 可调谐Y分支 5.3.4 Y分支的应用 5.4 MMI耦合器 5.4.1 MMI耦合器基本原理 5.4.2 MMI耦合器的应用 5.5 定向耦合器 5.6 本章小结 参考文献第6章 波分复用器 6.1 波分复用技术 6.2 波分复用器件 6.3 AWG 6.3.1 AWG原理和几何设计 6.3.2 AWG的理论建模 6.4 EDG 6.5 波分复用器件优化设计 6.5.1 带通平坦设计 6.5.2 偏振不敏感设计 6.5.3 热不敏感设计 6.5.4 低串扰设计 6.5.5 其他优化设计 6.6 波分复用器件的应用 6.6.1 单纤三向器件 6.6.2 光码分多址复用的编解码器应用 6.7 本章小结 参考文献第7章 微环谐振器及相关器件 7.1 概述 7.2 基本原理 7.2.1 基本结构 7.2.2 基本参量 7.2.3 基本功能 7.3 传输矩阵法 7.3.1 振幅耦合方程 7.3.2 单环滤波器 7.3.3 并联双环滤波器 7.3.4 串联双环滤波器 7.4 基于微环谐振器的集成光子器件 7.4.1 滤波器 7.4.2 波分复用器件 7.4.3 微环传感器 7.4.4 微环激光器 7.4.5 微环光调制器 7.4.6 微环光开关 7.5 本章小结 参考文献第8章 基于表面等离子体结构的纳米光集成 8.1 引言 8.2 表面等离子体的基本性质 8.2.1 金属的色散模型 8.2.2 金属/介质单界面上的表面等离子体 8.2.3 多层结构中的表面等离子体 8.3 表面等离子体在亚波长光集成中的应用 8.3.1 金属纳米颗粒阵列波导 8.3.2 长程表面等离子体器件 8.3.3 MIM波导及器件 8.4 本章讨论与展望 参考文献第9章 光子晶体波导及器件 9.1 光子晶体简介 9.1.1 光子晶体的概念 9.1.2 光子晶体的应用 9.2 光子晶体波导 9.2.1 二维平板光子晶体 9.2.2 光子晶体平板波导 9.2.3 基于光子晶体波导的基本单元 9.3 基于光子晶体波导的新型集成器件 9.3.1 光子晶体功分器 9.3.2 光子晶体波分复用器 9.3.3 光子晶体光开关 9.3.4 光子晶体慢波波导 9.3.5 光子晶体高Q值微腔 9.4 光子晶体波导的制作 9.5 本章小结与讨论 参考文献第10章 硅光子学 10.1 概述 10.2 半导体物理基础 10.2.1 晶体 10.2.2 能带及材料的分类 10.2.3 电子的跃迁和空穴 10.2.4 直接带隙和间接带隙半导体 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 双光子吸收和自由载流子吸收 10.3.3 硅基拉曼激光器 10.4 硅基电光调制器 10.4.1 自由载流子等离子色散效应 10.4.2 基于马赫-曾德尔干涉仪结构的硅基电光调制器 10.4.3 基于微环谐振器结构的硅基电光调制器 10.5 硅基光电探测器 10.5.1 硅基锗探测器 10.5.2 硅基离子注入探测器 10.5.3 波导和探测器的耦合 10.6 硅和Ⅲ-V族材料的混合集成 10.7 本章小结 参考文献
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用户评价

《微纳光子集成》——这个书名本身就带着一种前沿的、充满挑战的科学探索气息。我一直以来都对那些能够“化繁为简”的技术深感着迷，而将光学的强大能力微缩并集成在一个小小的芯片上，无疑是这种理念的极致体现。我希望这本书能够深入浅出地揭示微纳光子集成是如何将基础的光学原理与现代的微纳加工技术相结合的。在“微纳”的尺度上，我渴望了解如何利用光的波动性和粒子性，通过设计特殊的结构，来实现对光的精确控制，比如构建超材料来调控光的折射率，或者利用光子晶体来实现对光的选择性传输。在“集成”的方面，我非常好奇如何将不同功能的微纳光学器件，例如光源、调制器、探测器、以及用于光路切换的器件，能够高效地集成在一个芯片上，并实现彼此之间的无缝协同工作。这本书可能会为我打开一扇通往新型光计算、超高带宽通信、甚至高性能生物医学成像技术的大门，让我看到微纳光子集成技术所蕴含的巨大潜力和未来发展方向，也让我对人类在微观世界操控光的能力感到由衷的惊叹。

在翻开《微纳光子集成》这本书之前，我脑海中勾勒出的画面是关于“未来通信”的宏大图景。我常常设想，如果信息传输不再依赖于笨重的光纤，而是能够直接在微芯片上高效地流动，那将是怎样的颠覆？这本书的书名似乎正是我一直在寻找的那个关键。我非常好奇，微小的光子如何在如此狭小的空间内被引导、操纵、以及被“集成”起来，形成一个完整的系统。这其中一定涉及许多我尚不了解的物理现象和工程技术。我希望能在这本书中找到关于“光路设计”的奥秘，例如如何利用材料的折射率差异构建波导，如何设计精密的光栅来实现光的衍射和耦合，以及如何通过控制光场的空间分布来实现信息的高效编码和解码。同时，“集成”这个词也让我联想到芯片制造的挑战，纳米级别的加工精度、材料的选择、以及不同功能器件之间的相互影响，这些都是我非常感兴趣的方面。我希望能通过这本书，初步理解微纳光子集成技术在高速通信、数据中心、甚至量子计算等领域的潜在应用，为我描绘一幅清晰的未来科技发展蓝图，让我感受到这项技术所蕴含的巨大能量。

当我看到《微纳光子集成》这个书名时，我内心深处涌起的是一种对“小型化”和“高效化”的向往。我一直觉得，科技的进步往往体现在将复杂庞大的系统变得更加紧凑和智能。光，作为信息传递和处理的理想载体，如果能在微纳尺度上实现高度集成，那将是何等惊人的突破。我希望这本书能够从技术实现的角度，解答我对于“微纳”和“集成”的疑问。例如，在“微纳”层面，这本书可能会介绍如何利用硅光子、氮化硅等材料来构建微小的光学器件，如波导、耦合器、调制器等。我特别好奇这些器件的尺寸是如何控制在微米甚至纳米量级的，以及它们是如何协同工作的。而在“集成”层面，我期望看到关于如何将这些光学器件“堆叠”或“并排”在同一衬底上，形成一个功能完善的光子芯片。这其中必然涉及大量的工程设计和制造挑战，比如如何减小器件间的串扰，如何实现低损耗的信号传输，以及如何将电信号与光信号有效地转换。这本书可能会给我带来关于下一代计算、通信和传感技术的全新视角，让我感受到微纳光子集成技术所带来的革命性影响。

这本书的书名是《微纳光子集成》，吸引我的是它所描绘的那个微小而又充满无限可能的领域。我一直对如何将光学的精妙操控缩小到纳米尺度，并且将众多功能集成在一个芯片上感到好奇。想象一下，一个个微小的光学器件，如同精密的齿轮，在纳米尺度上协同工作，完成过去需要庞大设备才能实现的光信号处理、传输甚至传感任务，这本身就充满了一种科幻般的魅力。我期待这本书能够深入浅出地解释这个过程中涉及到的基本原理，比如光的衍射、干涉、折射在微纳尺度下的特殊表现，以及如何设计和制造出这些极其精密的结构。更重要的是，我希望了解“集成”二字背后的挑战和突破，比如如何克服损耗、如何实现高效耦合、如何保证器件的稳定性和可靠性。作为一名对前沿科技充满热情但又非专业人士的读者，我希望这本书能给我打开一扇认识微纳光子集成技术的大门，让我能够理解它的基本概念，欣赏它的技术成就，甚至激发出我进一步探索这个领域的兴趣。这本书的书名本身就暗示着一种高度的复杂性和精巧的设计，我希望能从中一窥现代物理学与工程学结合的奇迹。

《微纳光子集成》这个书名，让我立即联想到的是科学探索的边界和人类智慧的闪光点。我一直对那些能够将复杂功能浓缩到极小尺寸的技术深感兴趣，而光子作为信息载体，其在微纳尺度上的操控无疑是其中的佼佼者。我期待这本书能够深入解析“微纳”和“光子”这两个关键词是如何融汇贯通的。在“微纳”层面，我希望能了解到半导体制造工艺的进步是如何赋能微纳光学器件的实现的，例如光刻、蚀刻等技术在制造高精度光学结构上的应用。在“光子”层面，我希望了解如何利用材料的光学特性，比如表面等离激元、光子晶体等，来引导和控制光的传播，实现诸如过滤、反射、散射等功能。而“集成”则是我最关注的重点，我希望能在这本书中看到关于如何将这些分离的光学器件，通过巧妙的设计和制造，无缝地连接在一起，形成一个能够执行复杂任务的整体。这本书可能会涉及到许多我从未接触过的概念，比如倏逝波、光子晶格、单光子源等，我希望能以一种循序渐进的方式理解它们，并最终领略到微纳光子集成技术在生物传感、医疗诊断、先进显示等领域所展现出的无限潜力。