●前言
第1章 光波導基本理論 1
1.1 平板波導 2
1.1.1 射線理論分析法 2
1.1.2 波動理論分析法 4
1.1.3 高斯近似模場 9
1.2 條形波導 10
1.2.1 Macatili方法 10
1.2.2 等效折射率方法 13
1.3 本章小結 14
參考文獻 14
第2章 光束傳輸方法 16
2.1 全矢量波動方程 16
2.2 BPM 17
2.3 BPM應用實例 21
2.3.1 實例1:定向耦合器 21
2.3.2 實例2:馬赫-曾德爾干涉儀 21
2.4 本章小結 22
參考文獻 22
第3章 時域有限差分方法 24
3.1 引言 24
3.2 麥克斯韋方程的FDTD計算式及基本性質 25
3.2.1 胞及差分格式 25
3.2.2 數值穩定性條件 28
3.2.3 數值色散與噪聲 28
3.3 完美匹配層吸收邊界條件 29
3.4 激勵源設置 32
3.4.1 脈衝源與穩態源 32
3.4.2 總場散射場分離 33
3.5 色散介質的有限差分方法 34
3.5.1 聯繫D和E的因果性和幾種典型色散模型 34
3.5.2 色散介質的FDTD差分算法 36
3.6 計算實例與分析 38
參考文獻 39
第4章 常見光波導材料與結構 40
4.1 典型光波導材料與結構 40
4.1.1 SiO2材料及波導 40
4.1.2 Ⅲ-V族半導體材料及波導 42
4.1.3 鉬酸鋰（LiNbO3）材料及波導 43
4.1.4 聚合物材料及波導 44
4.1.5 硅絕緣體材料及波導 45
4.1.6 新型納米光波導 48
4.1.7 光波導材料及結構小結 50
4.2 光波導器件的制作工藝 51
4.2.1 波導層薄膜生長 53
4.2.2 光刻工藝 55
4.2.3 刻蝕技術 59
4.3 光波導器件的測試 63
4.3.1 測試流程 63
4.3.2 測試裝置 65
4.3.3 波導傳輸損耗測試方法 65
4.3.4 光波導器件的封裝與測試 68
4.4 本章小結 70
參考文獻 70
第5章 光波導耦合器 73
5.1 光耦合器概述及分類 73
5.2 光耦合器的一般技術參數 75
5.3 Y分支概述 79
5.3.1 Y分支的基本原理 79
5.3.2 Y分支的設計舉例 81
5.3.3 可調諧Y分支 83
5.3.4 Y分支的應用 83
5.4 MMI耦合器 84
5.4.1 MMI耦合器基本原理 84
5.4.2 MMI耦合器的應用 87
5.5 定向耦合器 89
5.6 本章小結 91
參考文獻 92
第6章 波分復用器 94
6.1 波分復用技術 94
6.2 波分復用器件 95
6.3 AWG 98
6.3.1 AWG原理和幾何設計 98
6.3.2 AWG的理論建模 112
6.4 EDG 121
6.5 波分復用器件優化設計 124
6.5.1 帶通平坦設計 124
6.5.2 偏振不敏感設計 126
6.5.3 熱不敏感設計 128
6.5.4 低串擾設計 129
6.5.5 其他優化設計 130
6.6 波分復用器件的應用 130
6.6.1 單纖三向器件 130
6.6.2 光碼分多址復用的編解碼器應用 131
6.7 本章小結 132
參考文獻 133
第7章 微環諧振器及相關器件 135
7.1 概述 135
7.2 基本原理 135
7.2.1 基本結構 135
7.2.2 基本參量 137
7.2.3 基本功能 139
7.3 傳輸矩陣法 139
7.3.1 振幅耦合方程 139
7.3.2 單環濾波器 140
7.3.3 並聯雙環濾波器 145
7.3.4 串聯雙環濾波器 149
7.4 基於微環諧振器的集成光子器件 153
7.4.1 濾波器 153
7.4.2 波分復用器件 154
7.4.3 微環傳感器 155
7.4.4 微環激光器 159
7.4.5 微環光調制器 160
7.4.6 微環光開關 161
7.5 本章小結 162
參考文獻 162
第8章 基於表面等離子體結構的納米光集成 164
8.1 引言 164
8.2 表面等離子體的基本性質 166
8.2.1 金屬的色散模型 166
8.2.2 金屬/介質單界面上的表面等離子體 169
8.2.3 多層結構中的表面等離子體 175
8.3 表面等離子體在亞波長光集成中的應用 184
8.3.1 金屬納米顆粒陣列波導 184
8.3.2 長程表面等離子體器件 186
8.3.3 MIM波導及器件 187
8.4 本章 討論與展望 192
參考文獻 194
第9章 光子晶體波導及器件 197
9.1 光子晶體簡介 197
9.1.1 光子晶體的概念 197
9.1.2 光子晶體的應用 197
9.2 光子晶體波導 199
9.2.1 二維平板光子晶體 199
9.2.2 光子晶體平板波導 200
9.2.3 基於光子晶體波導的 202
9.3 基於光子晶體波導的新型集成器件 204
9.3.1 光子晶體功分器 204
9.3.2 光子晶體波分復用器 206
9.3.3 光子晶體光開關 207
9.3.4 光子晶體慢波波導 208
9.3.5 光子晶體高Q值微腔 211
9.4 光子晶體波導的制作 213
9.5 本章小結與討論 215
參考文獻 216
第10章 硅光子學 218
10.1 概述 218
10.2 半導體物理基礎 219
10.2.1 晶體 219
10.2.2 能帶及材料的分類 219
10.2.3 電子的躍遷和空穴 221
10.2.4 直接帶隙和間接帶隙半導體 222
10.2.5 硅材料的特性 222
10.3 硅基拉曼激光器 223
10.3.1 拉曼散射和受激拉曼散射 223
10.3.2 雙光子吸收和自由載流子吸收 224
10.3.3 硅基拉曼激光器 225
10.4 硅基電光調制器 227
10.4.1 自由載流子等離子色散效應 227
10.4.2 基於馬赫-曾德爾干涉儀結構的硅基電光調制器 228
10.4.3 基於微環諧振器結構的硅基電光調制器 229
10.5 硅基光電探測器 231
10.5.1 硅基锗探測器 231
10.5.2 硅基離子注人探測器 232
10.5.3 波導和探測器的耦合 233
10.6 硅和Ⅲ-V族材料的混合集成 234
10.7 本章小結 235
參考文獻 235

《微納光子集成》是關於光子集成理論以及制備技術的專著。《微納光子集成》共10章，第1章主要介紹光波導基礎理論；第2、3章主要介紹光波導器件數值模擬技術；第4章主要介紹各類光波導（包括近期新發展的硅納米光波導等）基本特性以及相關制作工藝；第5章重點介紹針對光纖到戶繫統需求的新型集成光子器件；第6、7章重點介紹光通信繫統中擁有代表性的集成光子器件，包括波分復用器、微環濾波器等，並在第7章對微環傳感器的近期新進展作了相關介紹；第8章詳細介紹近期新發展的表面等離子金屬光波導的原理、結構以及發展前景；第9章主要介紹和總結另一種新型光波導一光子晶體波導；第10章著重介紹硅光子學的近期新研究進展。

何賽靈,戴道鋅 編