(集成光子学导论)复习.ppt

集成光电子学导论 复习 考试说明 全部为简答题及设计题：没有死记硬背，不需记忆公式，只需根据自己理解来回答，答案合理即可。 每章一题(教材2/4章不考) 附加题1题：没有标准答案，为课程综合设计应用题，根据回答的整体情况，取前6计A+ 特别注意：考试侧重于考察平时知识的理解，给分原则也是以学生对知识点的理解程度为依据，所以建议复习时能完整看一遍课件。 第一章 光波导基本理论 重点掌握内容 光能在光纤或波导内稳定传输的条件 光在光纤或波导内的场分布形式 三层平板波导本征方程及其物理含义 波导内全反射古斯汉欣位移的产生，及其应用 光纤的结构特征及其原因 波导内模式的意义，及影响波导内模式多少的因素 多模干涉现象及其应用 光在波导内稳定传输满足的条件？ 光在光纤或波导内的场分布形式 波导内全反射古斯汉欣位移的产生，及其应用 光纤的结构特征及其原因 波导模式及多模干涉现象 第三章光波导耦合器 要求：以大作业为基础，灵活掌握本章内容 重点掌握：光波导耦合器的常用原理，如定向耦合器、多模干涉、Y分支等 衡量耦合器性能的主要参数：附加损耗和分光比 思考：能量耦合的初略计算 分束器设计 尝试设计一个1:3分束比的功分器 尝试设计一个1:1:1分束比的功分器 尝试设计一个分束比可调的两路功分器 定向耦合器 多模干涉耦合器 Y分支 马赫泽德干涉仪 微环谐振器及其相关器件 微共振环工作原理 重点围绕大作业二，能自主利用该结构面向给定应用开展设计 共振条件 思考：以闪耀光栅为例，思考其共振行为有何特有现象 回忆：课上提到的一些应用 可调滤波器：聚合物热光效应，铌酸锂电光效应 带通（较宽带）滤波器 OADM光加减复用器 光开关阵列 传感器 第六章 集成光电子材料与制作 掌握集成光电子学常用材料及对应应用 掌握典型集成光电子器件的制作工艺 平板波导、条形波导、脊形波导、渐变折射率波导 集成光电子材料 集成光电子材料 平面光波导的类型 渐变折射率波导 集成光器件的分类 有源器件：用于光信号产生，检测，调制及放大（半导体激光器，光调制器，光放大器，光探测器） 无源器件：不对光信号形式产生任何改变，只改变光传播路径等（光耦合器，光纤光栅，阵列波导光栅，光滤波器等） 集成光电子器件标准工艺 掩膜制作 薄膜沉积 光刻技术 刻蚀技术 知道常用波导结构的制作流程 第八章 波分复用器 波分复用技术及波分复用器 光纤光栅原理、应用及制作 刻蚀衍射光栅和阵列波导光栅的工作原理 光纤光栅——波长滤波器 光纤光栅的类型 均匀周期光栅 非均匀周期光栅（啁啾光栅） 光纤激光器的光纤光栅谐振腔 啁啾光纤光栅用于色散补偿 光纤光栅在传感中的运用 刻蚀衍射光栅 阵列波导光栅 思考：阵列波导光栅和刻蚀衍射光栅哪个理论上性能更好？ 第八章 表面等离子波 掌握基于棱镜耦合的表面等离子工作结构及原理 什么情况可以产生表面等离子共振 倏逝波（古斯汉欣位移）的应用 小结 对TE偏振不存在符合条件的介质，而对TM偏振符合特定条件就有可能形成z向传输的导模 TM偏振要想在两种介质的表面形成沿z向稳定传输的导模光波，必须要求两介质介电常数符号相反，且和小于零； 表面等离子体波三个特征长度 第九章 光子晶体波导及器件 半导体的特征？ 周期性结构 完好的周期性排列不会导电：禁带 周期性被破坏才会导电：价带?导带 光子晶体 回忆生活中是否有类似光子晶体的应用？（对某些波段光禁止传播的结构） 眼镜片上镀了抗紫外膜，能够阻止紫外光透过。那么光学薄膜是否是光子晶体呢？ 光学薄膜：周期性排列的膜层——一维光子晶体 类光子晶体现象的思考 第十章 硅光子学 为何硅成为光电一体化集成的首选材料 硅基光电集成的途径：单片集成和混合集成 硅基有源器件发展现状 光电子集成的困境 目前可变度过大 不同的光学材料 ?? 不同的元件原理和类型 ?? 不同的工作波长范围 因此: 对不同应用没有通用制作技术 ?? 没有批量化生产的工艺平台 ?? 价格高昂 光集成为何以硅集成为目标？ 优点： 折射率大，集成密度高 可直接使用微电子CMOS工艺 可同时集成光器件和微电子器件 价格低 缺点： 无源：偏振敏感（双折射），精度要求高 有源：间接带隙半导体，量子效率极低 硅基有源无源集成方式 单片集成：所有有无源器件都使用硅来制作——理想（统一平台），但难！ 混合集成：有源用三五族材料做，然后想办法贴在硅芯片上——无奈的选择，过渡技术，成品率低，价格高 硅基单片集成：寻找特殊物理效应，用于替代常规效应 发光：不使用半导体受激辐射，而是用拉曼效应 调制：不是用电光效应，而是用载流子注入 探测：硅基锗探测器 祝大家考试顺利，假期愉快！ 氧化硅 硅 请根据本章内容分析上述波导横截面结构，