《集成光学第一章》PPT课件

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1、集成光学课程介绍课程性质教学目标课程研究内容与学时分配课程特点与学习方法教材和参考书课程性质：《集成光学》是电子科学与技术专业的一门专业课。教学目标：主要是培养学生对平板光波导的分析，学习集成光学器件的基本原理、工作过程以及了解器件材料。课程研究内容第一章绪论第二章平面介质光波导和耦合模理论第三章晶体在外场作用下的光学性质第四章光有源器件第五章集成光无源器件第六章系统集成第七章集成光学器件的材料第八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课程特点：涉及面光且与前沿科技联系紧密，发展快，应用广学习方法：掌握基本知识，结合专业基础课程教材：《集成光学》唐天同科学出版

2、社参考资料（一）主要参考书：HunspergerR.G.IntegratedOptics:theoryandtechnology,Berlin:Springer-Verlag,2002小林功郎著，光集成器件，崔凤林译，科学出版社，2002西原浩等著，集成光路，梁瑞林译，科学出版社，2004佘守宪，导波光学物理基础，北方交通大学出版社，2002参考资料（二）主要期刊：FiberandIntegratedOpticsJour.OpticalSocietyofAmericaAppliedOpticsJour.AppliedPhysicsAppliedPhysicsLettersIE

3、EEJour.QuantumElectronicsIEEEJour.LightwaveTechnology会议论文集：IOOC，ECIO，IPR(integratedphotonicsresearch)，OFC，ECOC第一章集成光学概论1.1集成光学的概念1.2集成光学的特点1.3集成光学的发展和现状1.4研究集成光学的意义§1.1集成光学的概念1.集成电路(integratedcircuit,IC)1947年，贝尔研究所的肖克利、巴丁、布拉顿发明晶体管1957年，得克萨斯仪器公司的基尔毕(Kirby)发明集成电路2006年，被集成的晶体管个数达到两亿个；今年，美国英特尔集

4、成了23亿个晶体管（目前最高水平）。“集成”成为了一种潜力难以估量的科学技术手段。集成电路2.集成光学概念的提出目前，“集成光学”的概念涵盖广泛的内容。1969年美国贝尔实验室的Miller博士（1）光束能限制在光波导中传播；（2）利用光波导可以制成各种光波导器件；（3）将光波导和光波导器件集成起来可构成有特定功能的集成光路美国华裔科学家田柄耕假借集成电路的概念，对集成光学归纳了三条定义：概念的提出3.集成光学的定义集成光学是在光电子学和微电子学基础上，采用集成方法研究和发展光学器件和混合光学－电子学器件系统的一门新的学科。集成光学是研究介质薄膜中的光学现象，以及光学元器件集

5、成化的一门学科。集成光学是研究集成光路特性和制造技术以及与微电子学相结合的学科。集成光学是利用光波导能把光限制在微米量级波导区域中并沿一定方向传播的特性，实现光学器件的平面化和光学系统的集成化。4.从四个方面理解集成光学的概念：理论基础光学光电子学工艺基础薄膜技术微电子工艺主要目的实现光学系统的薄膜化、微型化和集成化主要应用光纤通信光子计算机光纤传感光学信息处理等5.集成光学的分类按集成的方式划分个数集成功能集成按集成的类型划分光子集成回路（PIC）光电子集成回路（OEIC）按集成的技术途径划分单片集成混合集成按研究内容划分导波光学集成光路个数集成功能集成功能集成功能集成功能

6、集成单片集成6.集成光学的理论问题媒体波导理论建立在麦克斯韦方程组基础上的媒体波导电磁理论从射线光学角度，建立了锯齿波模型的波导理论7.集成光学主要应用（一）—光纤通信光纤通信光集成器件集成激光源波导光栅阵列密集波分复用器窄带响应集成光电探测器快速响应光开关矩阵路由选择的波长变换器6.集成光学主要应用（二）—光子计算机光子系统作为计算机的主体光子作为主要的信息载体光运算作为计算机运算方式的计算机全新的计算机超高的运算速度:串行电子计算机的极限速度是1010次/秒，而光子计算机的理论计算速度达1023次/秒，在技术上可实现1012~1015次/秒的计算速度超并行性工作的能力具有

7、极高的信息存储能力——比电子计算机高106~109倍。优点几个光学器件集成在一起的简单概念集光学、激光、微电子学、光电子学、通信、薄膜技术等为一体的独立的边缘学科当今光学和光电子学领域的发展前沿之一光学发展的必由之路和高级阶段。40年发展§1.2集成光学的特点1.2.1集成光学系统与离散光学器件系统的比较(1)光波在光波导中传播，光波容易控制和保持其能量。(2)集成化带来的稳固定位。(3)器件尺寸和相互作用长度缩短；相关的电子器件的工作电压也较低。(4)功率密度高。沿波导传输的光被限制在狭小的局部空间，