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第八章 光波导器件 8.1 集成光学的概念 光 波 8.2 集成光子器件 导 器 8.3 基于耦合模理论的光波导器件 件 8.4 基于多模干涉的光波导器件 1/45 《光电子技术》● 第八章 光波导器件 2015-12-11 【26 】 8.1 集成光学的概念 ? 光学是物理科学的一个分支，处理光的产生、传输及其与物 质的相互作用. ? 光学复兴的三大事件： ① 1960年激光器的发明提供了性能优良的光源. ② 半导体光学器件的发展，提供了非常有效和紧凑的光电子器 件(半导体探测器). ③ 在19世纪80年代，利用新的制造技术，得到了接近理论极限 的低传输损耗的、廉价光纤. 2/45 《光电子技术》● 第八章 光波导器件 2015-12-11 【26 】 8.1 集成光学的概念 ? 对于激光器、半导体探测器、光调制器等复杂 器件，需要根据光学和电子学描述其工作原理， 因此产生了交叉学科——光子学 【强调光学器 件中电子的作用、物质-光相互作用】 光子学与电子学的区别于联系： ? 区别：“电子学”-“ 电子流动”；“光子学”- 光子 ? 联系：探测器（光子可以控制电子的流量）、 半导体激光器或者电光调制器（电子可以决定 光的传输性质）. 3/45 《光电子技术》● 第八章 光波导器件 2015-12-11 【26 】 8.1 集成光学的概念 ? 新型光子器件的出现导致了光学与电子学的重要联系，也导致了光子学 在内的其它分支学科 【电子光学（电子枪）、声光学（压电换能器）、 光电子学（发光二极管、半导体激光器、探测器）、量子光学、量子电 子学（光放大器）以非线性光学等】和应用型学科 【光通信、显像与显 示系统、光计算、光传感等】. ? 特别，“波导技术”研究广泛应用于光通信、光计算、光处理与光传感 器的器件与系统. ? 集成光（子）学由波导技术（导波光学） 与其它学科如电子光学、声光学、非线性 光学和光电子学结合而组成. 不同学科结合成集成光 4/45 《光电子技术》● 第八章 光波导器件 2015-12-11 【26 】 8.1 集成光学的概念 ? 从传统的光学系统到集成光学系统，光学系统的进化经历了三代 光学系统技术与相关特性的演化 5/45 《光电子技术》● 第八章 光波导器件 2015-12-11 【26 】 8.1 集成光学的概念 ? 集成光学系统相对于前两代光学系统具有独特的性质，在材料选择、 设计、制造以及特性等方面具有重要的优势: ① 稳定的准直性 所有的光学器件被集成在单个衬底上 ② 导波模式容易控制 单模波导 ③ 低压控制 电光效应器件（E=u/d ），所需电压仅为几个伏特 ④ 更快的作用 电极尺寸小、低电容，开关速度快、调制带宽大