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目录 1

序言 1

前言 1

第1章　概论 1

1.1　集成光学的概念 1

1.2　集成光学的特点 2

1.2.1　集成光学系统与离散光学器件系统的比较 2

1.2.2　集成光路与集成电路的比较 2

1.3　集成光学的发展和现状 4

1.4　研究集成光学的意义 6

习题 7

参考文献 8

第2章　平面介质光波导和耦合模理论 9

2.1　平板光波导的射线光学分析 11

2.2　平板光波导的波动方程分析 15

2.2.1　TE模的场方程及传播模式 16

2.2.2　TM模的场方程及传播模式 17

2.3　条形光波导的波动方程分析 18

2.3.1　Eymn模 19

2.3.2 Exmn模 21

2.4　耦合模理论 22

2.4.1　模式耦合 22

2.4.2　平面介质光波导的耦合模微扰理论 24

2.4.3　导模之间的耦合 25

2.4.4　导模与辐射模的耦合 29

2.4.5　光波导的激励 31

习题 43

参考文献 44

第3章　晶体在外场作用下的光学性质 46

3.1　晶体光学简介 46

3.2　电光效应 48

3.3.1　声光布拉格衍射 50

3.3　声光效应 50

3.3.2　声光相互作用的耦合模理论 53

3.4　热光效应 55

3.5　磁光效应 56

3.5.1　法拉第旋转效应 56

3.5.2　磁致双折射效应 57

3.6　非线性光学效应 58

3.6.1　二阶非线性光学效应 59

3.6.2　三阶非线性光学效应 60

习题 60

参考文献 61

第4章　光有源器件 62

4.1　半导体激光器和集成光源 62

4.1.1　半导体激光器的基本原理 62

4.1.2　法布里-珀罗双异质结激光器 66

4.1.3　分布反馈式与分布布拉格反射器式半导体激光器 67

4.1.4　量子阱激光器 70

4.1.5　垂直腔面发射激光器 74

4.2　半导体光放大器 77

4.2.1　半导体光放大器 77

4.2.2　基于半导体光放大器的全光波长转换器 79

4.3　集成光探测器 83

4.3.1　p-n结光电二极管 83

4.3.2　雪崩光电二极管 87

4.3.3　肖特基势垒探测器 88

习题 88

参考文献 89

第5章　集成光无源器件 91

5.1　基本元件 91

5.1.1　定向耦合器及分支波导 91

5.1.2　透镜 93

5.2.1　电光开关和电光调制器 98

5.2　电光集成器件 98

5.2.2　TE-TM模式转换器 106

5.3　声光集成器件 107

5.3.1　共线模式转换型声光集成器件 108

5.3.2　非共线布拉格衍射型声光器件 112

5.4　热光开关和调制器 114

5.4.1　马赫-曾德尔干涉仪型热光开关和调制器 114

5.4.2　Y分支热光数字光开关 117

5.5　磁光隔离器和环行器 119

5.5.1　波导型磁光隔离器 119

5.5.2　波导型磁光环行器 123

5.5.3　磁光隔离器和环行器的发展方向 124

习题 125

参考文献 125

6.1.1　功能集成 128

6.1　光集成的方式 128

第6章　系统集成 128

6.1.2　个数集成 131

6.2　光集成的类型 132

6.2.1　全光集成 133

6.2.2　混合光电集成 134

6.3　光集成的技术途径 137

6.3.1　单片集成 138

6.3.2　混合集成 140

习题 144

参考文献 144

第7章　集成光学器件的材料 145

7.1　集成光学器件用材料的共同要求 145

7.2　半导体材料 146

7.2.1　间接带隙半导体材料 146

7.2.2　直接带隙半导体材料 147

7.3.1　LiNbO3和LiTaO3晶体 151

7.3　介质材料 151

7.3.2 ZnO晶体 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

习题 156

参考文献 156

第8章　集成光学器件的主要制作工艺及平面介质光波导参量的测试 158

8.1　薄膜淀积技术 158

8.1.1　真空蒸发淀积 158

8.1.2　溅射淀积 160

8.1.3　离子镀 161

8.1.4　化学气相淀积 162

8.1.5　等离子体增强化学气相淀积 164

8.2　薄膜外延生长技术 164

8.2.1　外延生长过程和生长模型 166

8.2.2　液相外延生长 169

8.2.3　分子束外延 169

8.2.4　金属有机化合物气相外延及其在集成光学中的应用 172

8.3　微细图形加工技术 178

8.3.1　抗蚀胶 178

8.3.2　光刻技术 180

8.3.3　蚀刻 188

8.4　条形光波导及典型器件的制作 193

8.4.1　LiNbO3波导及相应的集成光学器件 194

8.4.2　玻璃光波导的制作 200

8.4.3　聚合物光波导的制作 203

8.5　光波导主要参量的测量 204

8.5.1　光波导的折射率和传播常数的测量 204

8.5.2　光波导传输损耗的测量 206

习题 210

参考文献 210

附录　缩略语表 213