微纳米光子器件与集成系统设计和制造

目录第1章 概述 11.1 光子集成 11.2 光子集成器件 11.3 本书概要 3参考文献 4第2章 硅基集成激光器 72.1 硅基混合集成激光器制作工艺 72.2 硅基混合集成波导间耦合结构 82.3 典型的硅基混合集成激光器 92.3.1 DFB单模激光器 92.3.2 垂直腔表面发射激光器 102.3.3 微环激光器 102.3.4 阵列波导光栅激光器 112.3.5 硅基掺稀土混合集成激光器 122.3.6 硅表面直接生长的激光器 132.3.7 集成激光器物理方程 132.4 硅基拉曼激光器 152.4.1 硅基拉曼激光器结构 152.4.2 硅基拉曼激光器有害因素 152.4.3 拉曼激光运行控制方程 162.5 小结 18参考文献 18第3章 集成超短脉冲激光器 203.1 硅基锁模激光器 203.2 集成锁模激光器物理方程模型 223.2.1 激光器波导中电场传输方程 223.2.2 光放大速率方程 233.2.3 可饱和吸收器动态方程 253.3 锁模激光器脉冲压缩 263.4 小结 27参考文献 27第4章 硅基集成光放大器 294.1 硅基混合集成光放大器 294.1.1 法布里珀罗型光放大器物理方程 294.1.2 行波放大物理方程 314.1.3 硅基集成光放大器实例 324.2 硅拉曼放大器 324.3 硅布里渊光放大器 344.4 小结 35参考文献 35第5章 微环谐振腔光开关器件 375.1 微环谐振腔光开关基本器件 375.2 微环谐振腔波长调谐技术 405.2.1 电光调控微环谐振腔光开关 405.2.2 微环谐振腔热光调控光开关 435.2.3 光控微环谐振腔开关 465.3 微环谐振腔光开关性能比较 485.3.1 电光调控微环谐振腔开关性能 485.3.2 热光调控微环谐振腔光开关性能 495.3.3 光控微环谐振腔开关性能 505.4 小结 51参考文献 51第6章 高阶微环谐振腔器件设计 556.1 高阶微环谐振腔光开关和传输矩阵模型 556.2 高阶微环谐振腔光开关的物理特性 576.2.1 微环数对高阶微环谐振腔光开关物理特性影响 586.2.2 耦合系数对高阶微环谐振腔器件的物理特性影响 596.2.3 微环尺寸对高阶微环谐振腔开关光谱响应特性影响 616.3 高阶微环谐振腔波长选择光开关 636.4 多级高阶微环谐振腔器件 656.4.1 多级高阶微环谐振腔器件结构 656.4.2 串级微环谐振腔器件传输矩阵算法改进 666.4.3 多级高阶微环谐振腔开关的光谱响应特性 676.5 带宽可变微环谐振腔波长选择开关 696.5.1 带宽可变微环谐振腔波长选择开关结构设计 696.5.2 可重构分插复用结构 706.6 多端口微环谐振腔波长选择开关 716.6.1 复杂微环谐振腔波长选择开关设计 716.6.2 多端口微环谐振腔波长选择开关结构 756.7 小结 78参考文献 78第7章 硅基光探测器和收发机 827.1 光探测器的工作特性827.2 波导耦合Ge-on-Si雪崩光电二极管 857.3 Si/Ge/Si p-i-n光电二极管 877.4 硅基微环谐振腔光探测器 877.5 硅基集成光收发机 877.5.1 硅基微环谐振腔光收发机 887.5.2 硅基混合集成光收发机 887.6 小结 89参考文献 89第8章 片上光网络 908.1 片上光网络 908.1.1 基于光波导总线的片上光网络 918.1.2 基于微环谐振腔器件的集成光网络 938.1.3 基于微环谐振腔器件和阵列波导光栅路由器的集成光网络 948.2 片上光网络设计 968.3 小结 97参考文献 97第9章 光波导 999.1 集成光波导结构 999.2 光波导传输模式 999.2.1 平面形波导的低阶模和模式截止条件 1009.2.2 条形波导模式 1029.3 光波导制作技术 1029.3.1 平面波导 1039.3.2 条形光波导 1039.4 光波导测试 1079.5 小结 108参考文献 109第10章 光刻掩模版设计简介 11010.1 光刻掩模版的制作 11010.2 光刻机曝光方式 11210.2.1 透射式曝光 11210.2.2 反射式曝光 11410.3 光刻对准原理11510.3.1 单面光刻对准 11510.3.2 双面光刻对准 11510.3.3 套准精度 11610.4 光刻掩模版设计对准标记 11710.4.1 光刻掩模版定位标记图案和要求 11710.4.2 光刻掩模版对准检测图案 11910.4.3 掩模版的设计原则 11910.4.4 对准标记设计实例 12010.5 光刻掩模版的光学增强技术 12210.5.1 相移掩模技术 12210.5.2 光学临近修正 12310.5.3 光学临近修正方法 12310.6 曝光系统的分辨率 12310.7 焦深 12410.8 小结 124参考文献 125第11章 量子级联激光器 12611.1 量子级联激光器能带结构 12611.2 量子级联激光器材料及其对激光器性能的影响 12911.3 激光谐振腔结构 13111.3.1 法布里珀罗腔 13311.3.2 分布反馈光栅谐振腔 13311.3.3 外腔结构 13311.4 量子级联激光器的特性 13411.4.1 脉冲输出量子级联激光器 13411.4.2 连续输出量子级联激光器 13611.5 波长调谐技术 13611.6 光子集成 13711.6.1单片集成 13711.6.2 异质键合集成 13811.6.3 混合外腔集成 13911.7 太赫兹量子级联激光器 14011.7.1 太赫兹量子级联激光器波导结构及输出光束质量控制 14111.7.2 提升太赫兹量子级联激光器运行温度 14411.8 超短脉冲量子级联激光器 14411.8.1中红外超短脉冲量子级联激光器 14511.8.2 超短脉冲太赫兹量子级联激光器 14511.8.3 单周期太赫兹脉冲产生 14611.9 太赫兹辐射量子级联放大器 14711.10 小结 149参考文献 150第12章 半导体量子点激光器和量子光源 15412.1 量子点激光器中量子点能级结构 15412.2 半导体量子点激光器材料和制备技术 15512.3 半导体量子点激光器结构 15712.3.1 法布里珀罗谐振腔量子点激光器 15712.3.2 分布反馈量子点激光器 15712.3.3 垂直腔表面发射半导体量子点激光器 15812.3.4 微环和微盘半导体量子点激光器 15912.4 半导体量子点激光器的特性 16012.4.1 侧向发射半导体量子点激光器 16012.4.2 垂直腔表面发射半导体量子点激光器 16212.4.3 半导体量子点激光器优缺点 16312.5 硅基集成 16512.5.1 硅基混合集成 16512.5.2 硅基直接集成 16512.6 锁模半导体量子点激光器 16712.6.1 量子点材料和锁模量子点激光器结构 16812.6.2 减小锁模量子点激光器脉冲宽度和提高功率技术 16912.6.3 噪声特性 17212.7 半导体量子光源 17312.7.1 半导体量子光源应用 17312.7.2 半导体量子点单光子源 17312.7.3 半导体量子点纠缠双光子源 17712.7.4 半导体量子光源特性参数 17712.8 小结 179参考文献 180