《光波導(dǎo)理論》ppt課件-全文預(yù)覽
【正文】 人類進(jìn)入一個高度信息化的社會 ， 由 Tb/s信息傳輸 、 Tb/s信息處理和 Tbit信息存儲所構(gòu)成的三 “ T”模式將成為人類數(shù)字化生活最顯著的標(biāo)志 。 設(shè)計(jì)方法有兩類：一是從基本原理入手 ， 設(shè)計(jì)具有一定功能的光學(xué)器件；二是直接從功能角度出發(fā) ， 以提高器件性能 ，減少器件損耗 ， 或者使器件性能具備特色等 。 ? (3)以 III－ V族半導(dǎo)體為襯底的集成光學(xué)達(dá)到迅猛發(fā)展 。 目前 ， 集成光學(xué)主要是研究和開發(fā)光通信 、 光學(xué)信息處理 、光子計(jì)算機(jī)和光傳感等所需要的多功能 、 穩(wěn)定 、 可靠的光集成體系和混合光電集成體系等 。 發(fā)展簡史 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 1972年 ， Somekh和 Yariv提出了在同一個半導(dǎo)體襯底上同時集成光器件和電子器件的構(gòu)想 。 集成光學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)狀 1962年開發(fā)出了第一個半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié)激光二極管 ， 但其效率較低 ， 閾值電流較大 ， 不能在室溫下連續(xù)工作 。 耦合損耗小 ， 尺寸小 ， 重量輕 ， 功耗小 ， 成批制備經(jīng)濟(jì)性好 ， 可靠性高等 。 沿波導(dǎo)傳輸?shù)墓獗幌拗圃讵M小的局部空間 ，導(dǎo)致較高的功率密度 ， 容易達(dá)到必要的器件工作閾值和利用非線性效應(yīng)工作 。 集成光學(xué)的特點(diǎn) 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 集成光學(xué)系統(tǒng)與離散光學(xué)器件系統(tǒng)的比較 ? (1)光波在光波導(dǎo)中傳播 ， 光波容易控制和保持其能量 。 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 集成光學(xué)主要應(yīng)用（三） ——光纖傳感 ? 光纖傳感器具有抗電磁干擾和原子輻射 、 重量輕 、體積小 、 絕緣 、 耐高溫 、 耐腐蝕等眾多優(yōu)異的性能 ， 能夠?qū)?yīng)變 、 壓力 、 溫度 、 振動 、 聲場 、 折射率 、 加速度 、 電壓 、 氣體等各種參數(shù)進(jìn)行精確測量 ， 能夠適應(yīng)極端惡劣的環(huán)境 。 ? (3)集成光學(xué)是研究集成光路特性和制造技術(shù)以及與微電子學(xué)相結(jié)合的學(xué)科 。 “集成” 成為了一種潛力難以估量的 科學(xué)技術(shù)手段 。平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 選修課 汪平河 /劉永 共 40學(xué)時（周二 911節(jié)，三教 102） I ： 理論 II： 技術(shù) 光波導(dǎo)理論與技術(shù) 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 教學(xué)目的 ? 通過本課程的學(xué)習(xí) ， 要求學(xué)生： – 了解集成光學(xué)的基本概念 ， – 熟練掌握光波在平板介質(zhì)波導(dǎo)中的傳輸特性 – 掌握集成光波導(dǎo)器件的制備材料 、 典型結(jié)構(gòu) 、 工作原理及基本制備工藝過程 ， – 掌握光波導(dǎo)器件的參數(shù)測試技術(shù) ， – 了解光波導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀 。 集成光學(xué)的概念 1. 集成電路 (integrated circuit, IC) 1957年，得克薩斯儀器公司的基爾畢 (Kirby)發(fā)明集成電路 2022年 ， 被集成的晶體管個數(shù)達(dá)到兩億個；今年 ， 美國英特爾集成了 23億個晶體管 （ 目前最高水平 ） 。 ? (2)集成光學(xué)是研究介質(zhì)薄膜中的光學(xué)現(xiàn)象 ，以及光學(xué)元器件集成化的一門學(xué)科 。 ? 光子計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： (a)具有超高的運(yùn)算速度 —— 串行電子計(jì)算機(jī)的極限速度是 1010次 /秒 ， 而光子計(jì)算機(jī)的理論計(jì)算速度達(dá) 1023次 /秒 ， 在技術(shù)上可實(shí)現(xiàn) 1012~1015次 /秒的計(jì)算速度 (b)具有超并行性工作的能力 (c)具有極高的信息存儲能力 —— 比電子計(jì)算機(jī)高 106~109倍 。 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 167。 ? (4)功率密度高 。 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 集成光路與集成電路的比較 用集成光路代替集成電路的優(yōu)點(diǎn)包括帶寬增加 ， 波分復(fù)用 ，多路開關(guān) 。 平板波導(dǎo)幾何光學(xué)分析 2022年 2月 1 光波導(dǎo)具有非常寬的帶寬 2 光子器件中光子運(yùn)動速度比電子器件中電子高得多 ， 而且沒有導(dǎo)線電容和電感對頻率的限制
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