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第一章 电磁波的基本性质及其射线描述 1

1.1麦克斯韦方程 1

目录 1

1.2物质方程 2

1.3边界条件 3

1.4波动方程 4

1.5电磁波的能量定律 6

1.6相速和群速 9

1.7平面波的反射和折射 15

1.7.1史奈尔（Snell）定律 16

1.7.2菲涅尔（Frensnel）公式 17

1.8.1反射光的强度 20

1.8全反射 20

1.8.2反射光的相位突变 21

1.8.3透射光波的性质 23

1.9经典色散理论 25

1.10射线光学基础 29

1.10.1程函方程的推导 30

1.10.2本地平面波 33

1.10.3射线方程及其应用 34

第二章 平面介质波导 40

2.1引言 40

2.2介质薄膜波导的射线分析 42

2.2.1波导模式的基本概念 42

2.2.2导模的色散方程 44

2.2.3古斯—汉颀（Goos-Hanchen）位移 52

2.2.4薄膜波导的有效厚度 54

2.3均匀薄膜波导的波动理论 56

2.3.1薄膜波导模式的定性讨论 56

2.3.2对称薄膜波导 60

2.3.3非对称薄膜波导 75

2.3.4模式对称性 90

2.3.5模式正交性 94

2.3.6模展式和归一化 97

2.4非均匀薄膜波导 101

2.4.1波动方程 102

2.4.2平方律波导的模式 104

2.4.3核函数 111

2.4.4高斯光束在平方律波导内的传播 114

2.4.5指数型波导的模式 117

2.5条形波导 124

2.5.1TE导波模Epqu 125

2.5.2TM导波模Epqx 132

第三章 耦合模理论和耦台器 135

3.1耦合模理论 135

3.1.1周期波导的耦合模方程 140

3.1.2耦合系数K 145

3.1.3耦合模方程的解——两个反向模式的耦合 147

3.2.1耦合模方程及其解 154

3.2定向耦合器 154

3.2.2耦台系数的计算 161

3.2.3两个条形波导组成的定向耦合器 164

3.3渐变波导 167

3.3.1渐变波导连接器 167

3.3.2尖劈形薄膜波导耦合器 175

3.4棱镜薄膜耦合器 177

3.4.1棱镜－薄膜相互耦合的模型 179

3.4.2耦合模的理论描述 181

3.4.3棱镜薄膜耦合器的基本方程 190

3.4.4耦合特性 192

3.5光栅耦合器 198

第四章 光波导调制器和光开关 207

4.1光调制器的基本概念 208

4.1.1相位调制 210

4.1.2偏振调制和强度调制 211

4.1.3调制器的质量指标 216

4.2电光效应 219

4.3声光效应 226

4.4磁光效应 231

4.4.1磁畴和磁化 231

4.4.2法拉第（Faraday）旋转效应 236

4.4.3科顿－穆顿（Cotton-Mouton）效应 241

4.5各向异性介质波导的耦合模方程 244

4.6光波导相位调制器 250

4.6.1工作原理 251

4.6.2主要特性 252

4.7光波导强度调制器 261

4.7.1干涉型强度调制器 261

4.7.2截止调制器 264

4.7.3电吸收调制器 266

4.7.4声光调制器 268

4.7.5电光波导布拉格衍射调制器 275

4.8模式转换调制器 278

4.8.1工作原理 278

4.8.2TE←→TM模式转换电光器件 282

4.8.3共线模式转换声光器件 285

4.8.4TE←→TM模式转换磁光器件 286

4.9定向耦合调制器和光开关 288

4.10全内反射电光波导开关 299

4.11非互易磁光波导器件 302

4.11.1非互易模式转换理论 303

4.11.2磁光波导隔离器 309

4.11.3磁光回转器 312

4.11.4磁光环行器 313

第五章 集成光学双稳态装置 323

5.1光学双稳态装置的基本原理 324

5.1.1纯光学色散型 324

5.1.2纯光学吸收型 329

5.1.3光电混合型 334

5.2集成F-P型光学双稳态装置 337

5.3定向耦合型光学双稳态装置 338

5.4双臂干涉仪型光学双稳态装置 341

5.5全内反射调制型光学双稳态装置 345

5.6声光互作用光学双稳态装置 349

5.7半导体光学双稳态器件 351

5.7.1一般本征型 351

5.7.2多量子阱结构 353

5.7.3半导体激光器的双稳性 355

6.1半导体激光器的基本原理 361

第六章 半导体激光器 361

6.1.1半导体的能带结构和载流子的统计分布 362

6.1.2p-n结的能带图 370

6.1.3正向偏置下p-n结的能带图 372

6.1.4半导体的受激发射条件 374

6.1.5阈值条件和阈值电流密度 380

6.2F-P型半导体激光器的主要结构 384

6.2.1同质结激光器 384

6.2.2单异质结激光器 386

6.2.3双异质结激光器 390

6.2.4大光腔激光器 396

6.2.5分别限制异质结激光器 397

6.2.6四元系材料的隐埋异质结激光器 398

6.3F-P型半导体激光器的输出特性 400

6.3.1输出光功率和转换效率 400

6.3.2光谱分布 404

6.3.3激光模式 405

6.4分布反馈激光器 411

6.4.1耦合模方程及其解 412

6.4.2有源周期波导的振荡和放大作用 413

6.4.3振荡条件 414

6.4.4阈值增益系数gq 416

6.4.5纵模特性 419

6.4.6横模特性 421

6.4.7半导体异质结DFB实验器件 423

6.5分布布拉格反射激光器 428

6.5.1原理分析 428

6.5.2DBR激光器举例 435

6.6集成双波导激光器 438

6.7解理耦合腔激光器 442

6.7.1单纵模运转的原理 442

6.7.2调谐特性 444

6.8量子阱异质结激光器 446

第七章 光波导探测器 459

7.1p-n结光电二极管 460

7.1.1反向偏置下p-n结的特性 460

7.1.2工作原理 465

7.1.3长波极限和量子效率 466

7.1.4频率响应 469

7.1.5探测灵敏度 473

7.2雪崩光电二极管 476

7.3肖特基势垒探测器 481

7.4集成探测器 484

7.4.1混合集成硅探测器 484

7.4.2外延型集成探测器 485

7.4.3质子轰击型探测器 486

7.4.4电吸收光波导探测器 490

7.4.5光电导探测器 492

8.1.1集成光发射机 497

8.1光纤通信用的集成光路 497

第八章 集成光路及其应用 497

8.1.2集成光接收器 503

8.1.3单片集成光中继器 506

8.2集成光学在传感技术上的应用 508

8.2.1集成光学温度传感器 509

8.2.2集成光学微位移传感器和压力传感器 510

8.3集成光学频谱分析器 512

8.4集成光学模数转换器 513

8.5逻辑集成光路 518

8.5.1线性波导光学逻辑门 519

8.5.2非线性波导光学逻辑门 530

9.1集成光学的材料 539

第九章 介质波导的制备、测量以及光路集成工艺 539

9.2介质波导的制作技术 543

9.2.1衬底的制备 544

9.2.2溶液淀积法制作有机薄膜波导 546

9.2.3利用真空蒸发制备薄膜波导 547

9.2.4高频溅射法制备薄膜波导 548

9.2.5等离子体聚合波导 551

9.2.6离子迁移法 553

9.2.7质子交换法 555

9.2.8离子注入和质子轰击 556

9.2.9扩散波导 559

9.3.1折射率测量 564

9.3波导参数的测量 564

9.3.2波导衰减的测量 574

9.3.3波导模式的观察 575

9.4光路集成工艺 577

9.4.1液相外延 578

9.4.2气相外延 579

9.4.3分子束外延 581

9.4.4金属有机化学气相淀积（MOCVD） 583

9.4.5远紫外光刻 584

9.4.6电子束曝光和电子束制版 585

9.4.7x射线光刻 586

9.4.8离子蚀刻技术 587