光電子器件是信息技術(shù)的基礎(chǔ),是電信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等國家經(jīng)濟(jì)、國防核心競(jìng)爭(zhēng)力的支撐。本書以課題組近20年的科研和教學(xué)經(jīng)歷集結(jié)而成,以案例的形式呈現(xiàn)光電子器件設(shè)計(jì)、制造和封裝相關(guān)方面的知識(shí),便于初學(xué)者在短時(shí)間內(nèi)了解和掌握典型光電子器件的設(shè)計(jì)、制造和封裝。
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國家自然科學(xué)基金評(píng)審專家,Optik、Optical Fiber Technology等期刊審稿專家。主持和參與國家973項(xiàng)目3項(xiàng)、國家自科基金重點(diǎn)項(xiàng)目3項(xiàng)、國家自科基金項(xiàng)目2項(xiàng)、國家863計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng),其他省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇,SCI收錄30余篇,EI收錄50余篇;申請(qǐng)發(fā)明專名40余項(xiàng),授權(quán)20余項(xiàng)。獲省部級(jí)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
目錄
第1篇 光電子器件/芯片設(shè)計(jì)及優(yōu)化 1
案例1.1 平面光波導(dǎo)設(shè)計(jì)及優(yōu)化 2
1.1.1 光波導(dǎo)及其應(yīng)用 2
1.1.2 光束傳播法 3
1.1.3 模式與單模波導(dǎo)條件 5
1.1.4 傳輸損耗 11
1.1.5 案例小結(jié) 14
1.1.6 案例使用說明 14
參考文獻(xiàn) 15
案例1.2 平面光波導(dǎo)分路器芯片設(shè)計(jì)及優(yōu)化 16
1.2.1 平面光波導(dǎo)分路器光學(xué)性能參數(shù) 17
1.2.2 平面光波導(dǎo)分路器光學(xué)模型 18
1.2.3 均勻平面光波導(dǎo)分路器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 19
1.2.4 基于Y分支結(jié)構(gòu)的1×5非均勻平面光波導(dǎo)分路器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 22
1.2.5 案例小結(jié) 26
1.2.6 案例使用說明 27
參考文獻(xiàn) 29
案例1.3 波分復(fù)用/解復(fù)用芯片設(shè)計(jì)及優(yōu)化 30
1.3.1 陣列波導(dǎo)光柵光學(xué)性能參數(shù) 33
1.3.2 波分復(fù)用/解復(fù)用器光學(xué)模型 36
1.3.3 AWG結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 37
1.3.4 高斯型與平頂型AWG優(yōu)化設(shè)計(jì) 46
1.3.5 案例小結(jié) 53
1.3.6 案例使用說明 53
參考文獻(xiàn) 59
案例1.4 可調(diào)光衰減器設(shè)計(jì)及優(yōu)化 61
1.4.1 光纖通信系統(tǒng)中的可調(diào)光衰減器 62
1.4.2 橫向PIN結(jié)構(gòu)可調(diào)光衰減器原理 62
1.4.3 橫向PIN結(jié)構(gòu)可調(diào)光衰減器結(jié)構(gòu)與參數(shù) 64
1.4.4 橫向PIN結(jié)構(gòu)可調(diào)光衰減器仿真與優(yōu)化 65
1.4.5 案例小結(jié) 74
1.4.6 案例使用說明 74
參考文獻(xiàn) 81
第2篇 光電子芯片集成制造 83
案例2.1 二氧化硅光子集成 85
2.1.1 SiO2/Si3N4/SiOxNy光子集成及其發(fā)展 86
2.1.2 制造工藝平臺(tái)及PDK 94
2.1.3 工藝流程及其關(guān)鍵工藝 96
2.1.4 混合/異構(gòu)集成 100
2.1.5 案例小結(jié) 102
2.1.6 案例使用說明 103
參考文獻(xiàn) 105
案例2.2 絕緣襯上硅光子集成 107
2.2.1 硅光集成與光電集成 107
2.2.2 制造工藝平臺(tái)及PDK 111
2.2.3 關(guān)鍵工藝 116
2.2.4 混合/異構(gòu)集成 118
2.2.5 案例小結(jié) 123
2.2.6 案例使用說明 123
參考文獻(xiàn) 126
案例2.3 磷化銦光子集成 127
2.3.1 InP材料及其光子集成 128
2.3.2 制造工藝平臺(tái)及PDK 131
2.3.3 關(guān)鍵工藝 134
2.3.4 混合/異構(gòu)集成 138
2.3.5 案例小結(jié) 140
2.3.6 案例使用說明 140
參考文獻(xiàn) 143
案例2.4 絕緣襯上鈮酸鋰薄膜光子集成 144
2.4.1 LNOI技術(shù)及光子器件 145
2.4.2 LNOI光波導(dǎo)制造技術(shù)及PDK 149
2.4.3 關(guān)鍵工藝 153
2.4.4 混合/異構(gòu)集成 153
2.4.5 案例小結(jié) 154
2.4.6 案例使用說明 155
參考文獻(xiàn) 156
第3篇 光電子器件封裝、測(cè)試與可靠性 159
案例3.1 光波導(dǎo)芯片與光纖端面耦合封裝 160
3.1.1 光波導(dǎo)端面對(duì)準(zhǔn)耦合源分析 161
3.1.2 端面耦合模型與理論 163
3.1.3 對(duì)準(zhǔn)耦合規(guī)律 164
3.1.4 耦合實(shí)驗(yàn) 171
3.1.5 案例小結(jié) 173
3.1.6 案例使用說明 174
參考文獻(xiàn) 176
案例3.2 硅光子芯片與光纖垂直耦合封裝 177
3.2.1 垂直耦合簡(jiǎn)介 177
3.2.2 垂直耦合模型與理論 180
3.2.3 垂直耦合規(guī)律 183
3.2.4 耦合實(shí)驗(yàn) 187
3.2.5 案例小結(jié) 190
3.2.6 案例使用說明 190
參考文獻(xiàn) 192
案例3.3 半導(dǎo)體激光器芯片與光纖耦合封裝 193
3.3.1 半導(dǎo)體激光器芯片與光纖耦合簡(jiǎn)介 194
3.3.2 耦合方法與模型 197
3.3.3 對(duì)準(zhǔn)耦合規(guī)律 200
3.3.4 耦合實(shí)驗(yàn) 205
3.3.5 案例小結(jié) 209
3.3.6 案例使用說明 209
參考文獻(xiàn) 211
案例3.4 硅基光電子器件異質(zhì)集成 212
3.4.1 異構(gòu)集成的提出 213
3.4.2 硅上Ⅲ-Ⅴ族材料集成 214
3.4.3 微轉(zhuǎn)印 217
3.4.4 硅上InP薄膜 218
3.4.5 混合封裝集成 219
3.4.6 案例小結(jié) 224
3.4.7 案例使用說明 224
參考文獻(xiàn) 226
案例3.5 無源光電子器件可靠性測(cè)試 227
3.5.1 無源光電子器件可靠性測(cè)試簡(jiǎn)介 228
3.5.2 可靠性標(biāo)準(zhǔn)與抽樣 229
3.5.3 溫濕度循環(huán)測(cè)試 231
3.5.4 跌落測(cè)試 239
3.5.5 案例小結(jié) 244
3.5.6 案例使用說明 244
參考文獻(xiàn) 247
附錄 專業(yè)詞匯及縮略語 249