目錄
序言
前言
第1章 概論 1
1.1 集成光學(xué)的概念 1
1.2 集成光學(xué)的特點(diǎn) 2
1.2.1 集成光學(xué)系統(tǒng)與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較 2
1.2.2 集成光路與集成電路的比較 2
1.3 集成光學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)狀 4
1.4 研究集成光學(xué)的意義 6
習(xí)題 7
參考文獻(xiàn) 8
第2章 平面介質(zhì)光波導(dǎo)和耦合模理論 9
2.1 平板光波導(dǎo)的射線光學(xué)分析 11
2.2 平板光波導(dǎo)的波動方程分析 15
2.2.1 TE模的場方程及傳播模式 16
2.2.2 TM模的場方程及傳播模式 17
2.3 條形光波導(dǎo)的波動方程分析 18
2.3.1 Eymn模 19
2.3.2 Exmn模 21
2.4 耦合模理論 22
2.4.1 模式耦合 22
2.4.2 平面介質(zhì)光波導(dǎo)的耦合模微擾理論 24
2.4.3 導(dǎo)模之間的耦合 25
2.4.4 導(dǎo)模與輻射模的耦合 29
2.4.5 光波導(dǎo)的激勵 31
習(xí)題 43
參考文獻(xiàn) 44
第3章 晶體在外場作用下的光學(xué)性質(zhì) 46
3.1 晶體光學(xué)簡介 46
3.2 電先效應(yīng) 48
3.3 聲光效應(yīng) 50
3.3.1 聲光布拉格衍射 50
3.3.2 聲光相互作用的耦合模理論 53
3.4 熱光效應(yīng) 55
3.5 磁光效應(yīng) 56
3.5.1 法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng) 56
3.5.2 磁致雙折射效應(yīng) 57
3.6 非線性光學(xué)效應(yīng) 58
3.6.1 二階非線性光學(xué)效應(yīng) 59
3.6.2 三階非線性光學(xué)效應(yīng) 60
習(xí)題 60
參考文獻(xiàn) 61
第4章 光有源器件 62
4.1 半導(dǎo)體激光器和集成光源 62
4.1.1 半導(dǎo)體激光器的基本原理 62
4.1.2 法布里-珀羅雙異質(zhì)結(jié)激光器 66
4.1.3 分布反饋式與分布布拉格反射器式半導(dǎo)體激光器 67
4.1.4 量子阱激光器 70
4.1.5 垂直腔面發(fā)射激光器 74
4.2 半導(dǎo)體光放大器 77
4.2.1 半導(dǎo)體光放大器 77
4.2.2 基于半導(dǎo)體光放大器的全光波長轉(zhuǎn)換器 79
4.3 集成光探測器 83
4.3.1 p-n結(jié)光電二極管 83
4.3.2 雪崩光電二極管 87
4.3.3 肖特基勢全探測器 88
習(xí)題 88
參考文獻(xiàn) 89
第5章 集成光無源器件 91
5.1 基本元件 91
5.1.1 定向耦合器及分支波導(dǎo) 91
5.1.2 透鏡 93
5.2 電光集成器件 98
5.2.1 電光開關(guān)和電光調(diào)制器 98
5.2.2 TE-TM模式轉(zhuǎn)換器 106
5.3 聲光集成器件 107
5.3.1 共線模式轉(zhuǎn)換型聲光集成器件 108
5.3.2 非共線布拉格衍射型聲光器件 112
5.4 熱光開關(guān)和調(diào)制器 114
5.4.1 馬赫-曾德爾干涉儀型熱光開關(guān)和調(diào)制器 114
5.4.2 Y分支熱光數(shù)字光開關(guān) 117
5.5 磁光隔離器和環(huán)行器 119
5.5.1 波導(dǎo)型磁光隔離器 119
5.5.2 波導(dǎo)型磁光環(huán)行器 123
5.5.3 磁光隔離器和環(huán)行器的發(fā)展方向 124
習(xí)題 125
參考文獻(xiàn) 125
第6章 系統(tǒng)集成 128
6.1 光集成的方式 128
6.1.1 功能集成 128
6.1.2 個數(shù)集成 131
6.2 光集成的類型 132
6.2.1 全光集成 133
6.2.2 混合光電集成 134
6.3 光集成的技術(shù)途徑 137
6.3.1 單片集成 138
6.3.2 混合集成 140
習(xí)題 144
參考文獻(xiàn) 144
第7章 集成光學(xué)器件的材料 145
7.1 集成光學(xué)器件用材料的共同要求 145
7.2 半導(dǎo)體材料 146
7.2.1 間接帶隙半導(dǎo)體材料 146
7.2.2 直接帶隙半導(dǎo)體材科 147
7.3 介質(zhì)材料 151
7.3.1 LiNbO3和LiTaO3晶體 151
7.3.2 ZnO晶體 152
7.4 聚合物材料和玻璃材料 153
7.4.1 聚合物材料 153
7.4.2 玻璃材料 154
7.5 磁性材料 155
習(xí)題 156
參考文獻(xiàn) 156
第8章 集成光學(xué)器件的主要制作工藝及平面介質(zhì)光波導(dǎo)參量的測試 158
8.1 薄膜淀積技術(shù) 158
8.1.1 真空蒸發(fā)淀積 158
8.1.2 濺射淀積 160
8.1.3 離子鍍 161
8.1.4 化學(xué)氣相淀積 162
8.1.5 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積 164
8.2 薄膜外延生長技術(shù) 164
8.2.1 外延生長過程和生長模型 166
8.2.2 液相外延生長 169
8.2.3 分子束外延 169
8.2.4 金屬有機(jī)化合物氣相外延及其在集成光學(xué)中的應(yīng)用 172
8.3 微細(xì)圖形加工技術(shù) 178
8.3.1 抗蝕膠 178
8.3.2 光刻技術(shù) 180
8.3.3 蝕刻 188
8.4 條形光波導(dǎo)及典型器件的制作 193
8.4.1 LiNb0波導(dǎo)及相應(yīng)的集成光學(xué)器件 194
8.4.2 玻璃光波導(dǎo)的制作 200
8.4.3 聚合物光波導(dǎo)的制作 203
8.5 光波導(dǎo)主要參量的測量 204
8.5.1 光波導(dǎo)的折射率和傳播常數(shù)的測量 204
8.5.2 光波導(dǎo)傳輸損耗的測量 206
習(xí)題 210
參考文獻(xiàn) 210
附錄縮略語表 213