(集成光电子学导论)绪论
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(集成光电子学导论)第六章常见光波导材料与结构
人类毛发的直径 1 微米
1 cm = 10 000 微米
1、空气净化
From Intel Museum
三道防线: ✓环境净化（clean room） ✓材料清洗（wafer cleaning） ✓吸杂（gettering）
光电所
• 投资4000万元的光电子学研究所实验大楼坐落在深圳大学文山湖畔。这是 一座设施先进、功能完善、配套齐全、专业化水准高的现代化实验大楼，总 面积8200平方米，其中有1200平方米的百级和万级净化实验室，有电子级超 纯水制备系统、各种特殊气体的供送系统以及相应的安全保障和环保设施等。 投资6000万元购置的先进科研仪器设备，构建了显微分析、光谱分析、超快 诊断技术、光电子材料、生物光子学、等离子体显示、应用光学、电子学等 10多个测试实验室和真空光电子器件、半导体光电子材料与器件、平板显示 器件、有机电致发光材料、纳米光电子材料等10多个工艺实验室。主要大型 仪器设备有：金属有机化合物气相沉积（MOCVD）系统、微波等离子体增 强化学气相沉积（MPECVD）系统、等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 系统、磁控溅射系统、反应离子刻蚀机、光刻机、高精度丝网印刷机、大型 高精度点胶机、高精度喷砂机、多功能镀膜机、扫描探针显微镜、扫描电子 显微镜、台阶轮廓测试仪、三维视频显微镜、真空紫外单色仪、紫外/可见/近 红外光谱仪、飞秒激光器、皮秒激光器、荧光光谱测试仪、激光拉曼谱仪、 高分辨X射线衍射仪、变磁场霍尔测试仪、多光子激发荧光显微成像系统、高 速示波器、逻辑分析仪和数字电路开发系统等，以及光学设计分析、多物理 场分析等大型软件。这些硬件条件，为建设一流的光电子学研究所奠定了坚 实的基础。
半导体激光器，探测器，放大器， 电光调制器
目前最好的电光调制器，声光调制 器
1 cm = 10 000 微米
1、空气净化
From Intel Museum
三道防线: ✓环境净化（clean room） ✓材料清洗（wafer cleaning） ✓吸杂（gettering）
光电所
• 投资4000万元的光电子学研究所实验大楼坐落在深圳大学文山湖畔。这是 一座设施先进、功能完善、配套齐全、专业化水准高的现代化实验大楼，总 面积8200平方米，其中有1200平方米的百级和万级净化实验室，有电子级超 纯水制备系统、各种特殊气体的供送系统以及相应的安全保障和环保设施等。 投资6000万元购置的先进科研仪器设备，构建了显微分析、光谱分析、超快 诊断技术、光电子材料、生物光子学、等离子体显示、应用光学、电子学等 10多个测试实验室和真空光电子器件、半导体光电子材料与器件、平板显示 器件、有机电致发光材料、纳米光电子材料等10多个工艺实验室。主要大型 仪器设备有：金属有机化合物气相沉积（MOCVD）系统、微波等离子体增 强化学气相沉积（MPECVD）系统、等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 系统、磁控溅射系统、反应离子刻蚀机、光刻机、高精度丝网印刷机、大型 高精度点胶机、高精度喷砂机、多功能镀膜机、扫描探针显微镜、扫描电子 显微镜、台阶轮廓测试仪、三维视频显微镜、真空紫外单色仪、紫外/可见/近 红外光谱仪、飞秒激光器、皮秒激光器、荧光光谱测试仪、激光拉曼谱仪、 高分辨X射线衍射仪、变磁场霍尔测试仪、多光子激发荧光显微成像系统、高 速示波器、逻辑分析仪和数字电路开发系统等，以及光学设计分析、多物理 场分析等大型软件。这些硬件条件，为建设一流的光电子学研究所奠定了坚 实的基础。
半导体激光器，探测器，放大器， 电光调制器
目前最好的电光调制器，声光调制 器
(集成光电子学导论)第六章常见光波导材料与结构
芯层/包层材 料
Ge:SiO2 /SiO2 Si/SiO2
芯层/包层折 射率差 0-0.5%
50-70%
损耗dB/cm @1550nm 0.05
0.1
3.2
inP、GaAs/ ~100%
3
空气
2.2
Ag(Ti):LiNbO 0.5%
0.5
3/ LiNbO3
1.3-1.7
都是聚合物， 0-35%
0.1
不同材料矩形单模波导的宽度
SiO2：n=1.44 Ge： SiO2：n=1.45
两种波导的 优缺点？
SiO2：n=1.44
5~6 μm
220nm
30~40μm
Si： n=3.4
500nm
做出的器件尺寸大，但与光 纤耦合损耗很小
做出的器件尺寸很小，但与 光纤耦合损耗大
如希望对光纤耦合损耗小：不同材 料的光波导结构
靠配比改变
折射率差
波导折射率与模式
n2 θc
n1
n2
sin c
n2 n1
同样厚度 的硅波导 和二氧化 硅波导哪 个能有更 多模式？
为什么通常希望 波导厚度与模使式用单模波导？
Helmholtz equation:
[ 2 xk0 2n22]U (x)0
x nclad ncore nclad
n nclad ncore
平面光波导的类型
1-d 光限制
cladding core
nlow nhigh
cladding
nlow
平板波导
氧化硅、聚合物
2-d 光限制 硅、三五族
core
nlow
nhigh
cladding
《半导体光电子学课件》绪论
04
半导体光电子学的技术挑 战
材料制备与表征技术
材料纯度与缺陷控制
为了获得高性能的光电子器件，需要制备高纯度、低缺陷的材料。
晶体生长技术
晶体生长是光电子器件制造的基础，需要发展先进的晶体生长技术， 以获得大尺寸、高质量的晶体。
材料表征技术
对材料的物理、化学和光学性质进行准确测量和表征，是评估材料 质量和性能的关键。
《半导体光电子学课 件》绪论
目录
• 半导体光电子学的定义与重要性 • 半导体光电子学的发展历程 • 半导体光电子学的核心概念
目录
• 半导体光电子学的技术挑战 • 半导体光电子学的未来展望
01
半导体光电子学的定学是一门研究半导体中光与物质相互作用的科学，主要涉及光子在半 导体材料中的产生、传播和吸收等过程。
光电器件的工作原理
1
光电器件是指利用光子与电子相互作用原理制成 的器件，其工作原理主要基于半导体的光电效应。
2
光电器件可以分为光电导器件、光生伏特器件和 光电发射器件等类型，它们分别利用不同机制实 现光能与电能的转换。
3
光电器件的性能参数包括光谱响应范围、响应速 度、量子效率等，这些参数决定了器件在不同领 域的应用价值。
半导体光电子学的交叉学科研究
物理与化学
将物理和化学的理论与技术应用于半导体光电子学的研究，以深入理解光电子现 象的本质和规律。
生物与医学
将生物和医学的理论与技术应用于半导体光电子学的研究，以开发新型的光电子 生物传感器和医疗设备。
THANKS
感谢观看
新器件
研究新型光电器件，如光子晶体器件 、表面等离子体激元器件等，以实现 更高效、更紧凑的光电子器件。
光电器件的高效化与小型化
《集成光电子器》课件
详细描述
集成光电子器的发展可以追溯到20世纪70年代，当时 的研究主要集中在单个器件的集成上。随着材料科学和 微纳加工技术的发展，多功能器件的集成成为可能，推 动了集成光电子器的快速发展。如今，集成光电子器已 经在通信、传感、医疗等领域实现了广泛应用，成为支 撑未来光子技术发展的重要基石。同时，随着新材料、 新工艺的不断涌现，集成光电子器的性能和应用范围还 将得到进一步提升和拓展。
生物传感
集成光电子器可以结合生物分子识别技术，实现生物传感器的微型化和集成化 ，用于医疗诊断和食品安全等领域。
计算领域
光计算
集成光电子器可以实现光计算，利用 光信号的高速传输和处理能力，提高 计算效率和能效。
光学神经网络
集成光电子器可以构建光学神经网络 ，模拟人脑的神经元网络，用于模式 识别、图像处理和智能控制等领域。
如强度调制、相位调制、频率调制等。
光检测原理
要点一
总结词
光检测是将光信号转换为电信号的过程，是集成光电子器 中的重要环节。
要点二
详细描述
光检测器是集成光电子器中的关键元件，用于将光信号转 换为电信号。当光照射到光检测器上时，光子与材料中的 电子相互作用，产生电子-空穴对。在电场的作用下，电子 和空穴分别向相反方向移动，形成电信号。通过光电效应 的原理，可以将不同波长的光转换为相应的电信号，从而 实现光的探测和测量。
03
集成光电子器的应用领域
通信领域
高速光通信
集成光电子器在光纤通信中发挥着关 键作用，可以实现高速、大容量的数 据传输，提高通信网络的性能和可靠 性。
光信号处理
集成光电子器可用于光信号的产生、 调制、放大、滤波等处理，提高光信 号的传输质量和处理速度。
集成光学第一章
§1.3 集成光学的发展和现状
1.3.1 发展简史
1962年：第一个半导体同质结激光二极管，不能在室温下连 续工作。
1967年：异质结外延生长技术的出现，半导体激光器实用化。 1969年：S. E. Miller提出“集成光学”概念 1970年实现了激光二极管的室温连续工作。半导体激光器、 半导体光放大器和集成光源不断涌现。
参考资料（一）
主要参考书：
1. Hunsperger R. G. Integrated Optics:theory and technology, Berlin:Springer-Verlag, 2002 2. 小林功郎 著，光集成器件，崔凤林 译，科学出版社， 2002 3. 西原浩 等著，集成光路，梁瑞林 译，科学出版社， 2004 4. 佘守宪，导波光学物理基础，北方交通大学出版社， 2002
IEEE Jour. Lightwave Technology
会议论文集：IOOC，ECIO，IPR(integrated photonics
research)，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
1.3.2发展新特点
实验室 纯波导理ห้องสมุดไป่ตู้研究 单一的玻璃或铌酸 锂材料
生产阶段 集成光学器件和集成光 路的设计、制作研究 多种材料
III－V族半导体为衬底
光通信和光信息处理
1.3.3 集成光学国际研究进展－理论、器件
围绕新型集 成光学器件 的结构设计、 功能模拟与 特性参数的 计算
集成器件的 结构和性能 模拟 传递矩阵法 光束传播法 时域有限差 分法 有限元法
(完整版)集成光学1
参考书
• 英文：
– 《An introduction to optical waveguides》, Wileyinterscience, M. J. Adams, 1981.
– 《Optical waveguide theory》, Allan W. Snyder, Springer, 1983.
华南师范大学 集成光学
9
主讲人：刘柳
第一章 绪论
• 为什么叫光子学（Photonics）? • 什么是集成光学？ • 集成光学的历史发展 • 集成光学的优点 • 本门课主要讲述的内容概述
华南师范大学 集成光学
10
主讲人：刘柳
第一章 绪论
• 为什么叫光子学（Photonics）? • 什么是集成光学？ • 集成光学的历史发展 • 集成光学的优点 • 本门课主要讲述的内容概述
华南师范大学 集成光学
15
主讲人：刘柳
第二次结合
光与电第二次结合是1905年爱因斯坦将量子论用 于解释光电效应，并提出了光子的概念。他明确提出 当光作用于物质时，光是以“光子Photon”（光的能 量会集成一个个的“能包”）作为最小单位进行的。 光电探测器（光转电）和半导体激光器（电转光）分 别是光子——电子转换器和电子——光子转换器，它 们是光电相互依存和相互转化的典型例子。
华南师范大学 集成光学
3
主讲人：刘柳
课程目的
• 通过本课程的学习，掌握集成光学设计的基本理论 和方法；熟悉集成光学器件的基本工作原理和应用； 获得解决有关实际问题的能力。
• 通过本课程的学习为今后从事光通信、光信息处理、 光传感等方面的研究开发工作提供必要的基础知识， 培养出适应本世纪科技发展方向、掌握较为系统、 深入的集成光学基础理论和实践能力的高级工程技 术人才。
【教学大纲】光电子学导论
《光电子学导论》课程教学大纲一、教师或教学团队信息二、课程基本信息课程名称（中文）：光电子学导论课程名称（英文）：Introduction of Optical Electronics课程性质：□公共必修课√专业必修课□限选课□任选课□实践性环节课程类别*：√学术知识类□方法技能类□研究探索类□实践体验类课程代码：12109501周学时：3 总学时：48 学分: 3先修课程：光学、电磁学、高等数学授课对象：应用物理学专业三、课程简介光电子学为应用物理学专业本科生的专业选修课程，其预修课程有普通物理、电动力学、固体物理等。
本课程的目的在于使学生了解光电子学的概念，熟悉光电子学的基础知识以及实际应用。
课程系统介绍了光电子学的基本概念、基本原理和基础理论，并阐明各种效应间的内在联系，以便学生掌握光电子学基本概念、基本原理与基础理论，特别是光与物质相互作用基本理论、激光原理、光波导理论、光调制基础等，并对光电子技术的全貌有清晰的了解。
四、课程目标要求学生通过认真听讲、习题练习了解光电子学的总体发展历史、现状及动向，掌握光电子学基本概念、基本原理、基础知识和基本理论，为进一步学习激光原理、微波与导波光学、光纤技术、光纤通信等课程奠立必要的基础，为今后从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的基础知识，培养出适应本世纪科技发展方向、掌握较为系统、深入的光电子基础理论和实践能力的高级工程技术人才。
五、教学内容与进度安排*第一章绪论1、课时数：3课时2、讲授内容或训练技能、重点、难点光电子学的发展史光电子学的研究内容及其发展动态光电子学的应用领域教学要求与课程安排3、学生学习任务了解：使学生对光电子学的历史沿革、发展动态，光电子学应用领域、本课程的总体结构等有一个概括的了解。
作业：小论文—调研光电子器件的种类及其应用4、教学方法内容以综述形式介绍光电子学发展史及发展现状。
5、课外学习要求（1）复习《光学》课程中偏振光学、衍射光学的部分基础知识。
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潜在市场:
生物光子学：超小样品检测芯片 纳米光子学 (纳米尺度检测及加工) 光逻辑处理与光计算
其他领域:
光学仪器 光学材料处理 光谱研究等
集成光电子学的理论基础
两大理论基础：物理光学和光电子学 还涉及：电磁场与电磁波、信息光学、
非线性光学、半导体物理基础、晶体光 学、薄膜光学、导波光学、微电子工艺 基础
英国海底光缆枢纽
思考：对比光缆和 电缆的使用环境， 有什么区别，为什 么？
光传输的优势
电磁干扰小 无电流短路及接地问题 无静电火花 尺寸小重量轻 价格便宜
光电子集成的终极应用目标之一是光计算机，以光作为载体， 实现个人计算机，将提高现有计算机速度100-1000倍，存储容 量提高一百万倍。目前美国，英国，以色列等国家都积极开展 相关研究。Intel等芯片厂商已经取得突破性进展。
另一个问题
既然光信号和电信号传输速 度相同，为什么我们说光通 信比电子通讯更具优势呢？
教科书关于光通信好的答案
光纤传输带宽约10GHz甚至更高， 而同轴电缆仅50MHz左右。因此利 用光纤可传输的信号大约为同轴电 缆的104倍。
请问你是否已经理解了这段话的含义呢？
为什么带宽大就能支持更快的传输速 度，带宽是什么含义？
从下面的图片能对集成光电子 有什么感性认识？
为什么集成芯片越来越小？
Intel为Apple设计的新一代USB传输芯片，使用集成光互连技术，可实现 6.25 Gbit/s的数据传输速度
与现有USB电信号数据传输相比： USB 1.1 1.5Mbit/s USB 2.0 60Mbit/s
思考：为什么光互连芯片数据交换 速度大幅提高？
通过这么课学什么？两个要点
分组大作业：分别利用BPM和FDTD方 法完成两个典型集成光电子学器件的设 计，锻炼大家的团队协作能力，及实际 问题解决能力。
联想式教学：通过对光与电相关现象的 对比，深入理解专业问题。
什么是集成光电子学
在英语里集成光电子两个最普遍的称呼： ---PLC（planar lightwave circuit） ---OEIC（optical-electronic integrated circuit）
近年来集成光电子学在生物传感与医疗 领域得到广泛运用，生物集成芯片成为 集成光电子学重要应用领域之一
集成光电子的产生
是对大规模集成电路的继承和发展 探讨将激光器、调制器、探测器、无源
器件等集成在同一衬底上的光电原理及 制造方法 用光子来取代电子作为信息载体
应用领域
已有广泛成熟市场的领域: 光纤通信: 光纤, 调制器, 光互连模块, PLC收发模块等 光传感：光纤传感和分布式传感芯片 光存储：光盘、全息 光学应用：半导体激光器、信息处理芯片等
带宽
带宽是以赫兹为单位、 在频域内信号的傅里 叶变换功率在一个特 定门限之上、例如与 最大值差在 3dB 的之 内的频率范围。信号 带宽是信号随着时间 波动速度的一个度量， 这样，带宽越大，信 号的变化越快。
注意傅里叶变换的数学关系，频域信号宽则意味着时域信号窄， 也就是说带宽大，时域信号窄，那么单位时间内可传输的信号位 就多，进而传输速率就大
对Байду номын сангаас个例子的思考
USB1.1和2.0是基于同轴电缆的电子传 输技术，而Intel新开发的USB设备基于 光子互连，进而提高了1000倍的传输速 度，是否意味着光信号的传输速度比电 信号更高呢？
为什么光互连能比电传输获得更高的速 度？
两个基本问题
光信号和电信号哪个传输的快？ 光子和电子哪个传输的快？
电信号和电子传输速度
同轴电缆里电信号的传输速度接近光速 在电线里电信号的传输是依靠电场
电场加上后电流马上产生，电流产生的速 度和电场产生的速度相当
但电流全局移动的速度（电子移动速度） 则相对缓慢很多，在集成电路芯片里电子 移动速度约每秒60公里
电信号和光信号传输速度相同，但电子速 度与光子速度相差很远
考核方式（系规定：3学分全部 闭卷）
平时成绩占40%，考试成绩占60% 平时成绩由到课率、2次分组设计大作
业、课上回答问题及表现三部分组成。 考试内容及授课理念：不死记硬背，考
试没有公式，没有记忆内容。只要课上 理解就能答出。
教学方式探索
“织网式”教学：知识点由点到面—— 将光电三年来课程的主要知识点融会贯 通
(集成光电子学导论)绪论
关于教材《微纳光子集成》何赛灵
08级选用西安交大唐天同的《集成光电子 学》，但该教材主要面向研究生教学，因此 难度比较深，且内容比较陈旧，多为90年代 研究内容
本教材编自2010年，内容接近集成光电子发 展前沿，且自己参与了教材的编写，对内容 更熟悉。
课件会上传到Blackboard平台，可自由下载， 因此不想买教材的可以不买。
集成光电子学不是光学应用的一个子方向，而是一种 全新的光学技术实现平台。也就是说将原有的尺寸大 的、空间的光电系统，用一个单片的，超紧凑的芯片 实现，但功能不变。
一些例子
通过这些例子我们先感性认识一下集成 光电子学是研究什么的
特别注意理解一些基本概念
斯坦福大学的集成显微镜 便携式检测
Lab on a chip 微损伤检测
再思考
光纤传输带宽是电缆的104倍，那么以 USB 2.0为参照，新的光互连芯片应该 实现至少600Gbit/s的传输速度，但为什 么现在只是6 Gbit/s？
受到调制技术的限制，这点在第710章会再展开探讨
如果说20世纪是电子的世纪,
21世纪则是光子的世纪
20世纪: 电学电子学 电子技术（模电数电） 电子工业 微电子工业
光子将带来1000倍甚至更多的传输速度提升
21世纪: 光子世纪 光学光子学 (理论) 光子技术发展
光子工业 ->全光网络 纳米和生物光子学
思考
前面提到光纤可传输的信号大约为同轴 电缆的104倍，是否这已经是极限，能 否再提高？
注意光还具有波长、偏振、相位等多种信息 参量。前面提的传输容量仅限于单波长，如 果在同一根光纤里使用不同波长传输不同信 号，不同偏振传输不同信号，是否速度可以 进一步增加呢？
生物光子学：超小样品检测芯片 纳米光子学 (纳米尺度检测及加工) 光逻辑处理与光计算
其他领域:
光学仪器 光学材料处理 光谱研究等
集成光电子学的理论基础
两大理论基础：物理光学和光电子学 还涉及：电磁场与电磁波、信息光学、
非线性光学、半导体物理基础、晶体光 学、薄膜光学、导波光学、微电子工艺 基础
英国海底光缆枢纽
思考：对比光缆和 电缆的使用环境， 有什么区别，为什 么？
光传输的优势
电磁干扰小 无电流短路及接地问题 无静电火花 尺寸小重量轻 价格便宜
光电子集成的终极应用目标之一是光计算机，以光作为载体， 实现个人计算机，将提高现有计算机速度100-1000倍，存储容 量提高一百万倍。目前美国，英国，以色列等国家都积极开展 相关研究。Intel等芯片厂商已经取得突破性进展。
另一个问题
既然光信号和电信号传输速 度相同，为什么我们说光通 信比电子通讯更具优势呢？
教科书关于光通信好的答案
光纤传输带宽约10GHz甚至更高， 而同轴电缆仅50MHz左右。因此利 用光纤可传输的信号大约为同轴电 缆的104倍。
请问你是否已经理解了这段话的含义呢？
为什么带宽大就能支持更快的传输速 度，带宽是什么含义？
从下面的图片能对集成光电子 有什么感性认识？
为什么集成芯片越来越小？
Intel为Apple设计的新一代USB传输芯片，使用集成光互连技术，可实现 6.25 Gbit/s的数据传输速度
与现有USB电信号数据传输相比： USB 1.1 1.5Mbit/s USB 2.0 60Mbit/s
思考：为什么光互连芯片数据交换 速度大幅提高？
通过这么课学什么？两个要点
分组大作业：分别利用BPM和FDTD方 法完成两个典型集成光电子学器件的设 计，锻炼大家的团队协作能力，及实际 问题解决能力。
联想式教学：通过对光与电相关现象的 对比，深入理解专业问题。
什么是集成光电子学
在英语里集成光电子两个最普遍的称呼： ---PLC（planar lightwave circuit） ---OEIC（optical-electronic integrated circuit）
近年来集成光电子学在生物传感与医疗 领域得到广泛运用，生物集成芯片成为 集成光电子学重要应用领域之一
集成光电子的产生
是对大规模集成电路的继承和发展 探讨将激光器、调制器、探测器、无源
器件等集成在同一衬底上的光电原理及 制造方法 用光子来取代电子作为信息载体
应用领域
已有广泛成熟市场的领域: 光纤通信: 光纤, 调制器, 光互连模块, PLC收发模块等 光传感：光纤传感和分布式传感芯片 光存储：光盘、全息 光学应用：半导体激光器、信息处理芯片等
带宽
带宽是以赫兹为单位、 在频域内信号的傅里 叶变换功率在一个特 定门限之上、例如与 最大值差在 3dB 的之 内的频率范围。信号 带宽是信号随着时间 波动速度的一个度量， 这样，带宽越大，信 号的变化越快。
注意傅里叶变换的数学关系，频域信号宽则意味着时域信号窄， 也就是说带宽大，时域信号窄，那么单位时间内可传输的信号位 就多，进而传输速率就大
对Байду номын сангаас个例子的思考
USB1.1和2.0是基于同轴电缆的电子传 输技术，而Intel新开发的USB设备基于 光子互连，进而提高了1000倍的传输速 度，是否意味着光信号的传输速度比电 信号更高呢？
为什么光互连能比电传输获得更高的速 度？
两个基本问题
光信号和电信号哪个传输的快？ 光子和电子哪个传输的快？
电信号和电子传输速度
同轴电缆里电信号的传输速度接近光速 在电线里电信号的传输是依靠电场
电场加上后电流马上产生，电流产生的速 度和电场产生的速度相当
但电流全局移动的速度（电子移动速度） 则相对缓慢很多，在集成电路芯片里电子 移动速度约每秒60公里
电信号和光信号传输速度相同，但电子速 度与光子速度相差很远
考核方式（系规定：3学分全部 闭卷）
平时成绩占40%，考试成绩占60% 平时成绩由到课率、2次分组设计大作
业、课上回答问题及表现三部分组成。 考试内容及授课理念：不死记硬背，考
试没有公式，没有记忆内容。只要课上 理解就能答出。
教学方式探索
“织网式”教学：知识点由点到面—— 将光电三年来课程的主要知识点融会贯 通
(集成光电子学导论)绪论
关于教材《微纳光子集成》何赛灵
08级选用西安交大唐天同的《集成光电子 学》，但该教材主要面向研究生教学，因此 难度比较深，且内容比较陈旧，多为90年代 研究内容
本教材编自2010年，内容接近集成光电子发 展前沿，且自己参与了教材的编写，对内容 更熟悉。
课件会上传到Blackboard平台，可自由下载， 因此不想买教材的可以不买。
集成光电子学不是光学应用的一个子方向，而是一种 全新的光学技术实现平台。也就是说将原有的尺寸大 的、空间的光电系统，用一个单片的，超紧凑的芯片 实现，但功能不变。
一些例子
通过这些例子我们先感性认识一下集成 光电子学是研究什么的
特别注意理解一些基本概念
斯坦福大学的集成显微镜 便携式检测
Lab on a chip 微损伤检测
再思考
光纤传输带宽是电缆的104倍，那么以 USB 2.0为参照，新的光互连芯片应该 实现至少600Gbit/s的传输速度，但为什 么现在只是6 Gbit/s？
受到调制技术的限制，这点在第710章会再展开探讨
如果说20世纪是电子的世纪,
21世纪则是光子的世纪
20世纪: 电学电子学 电子技术（模电数电） 电子工业 微电子工业
光子将带来1000倍甚至更多的传输速度提升
21世纪: 光子世纪 光学光子学 (理论) 光子技术发展
光子工业 ->全光网络 纳米和生物光子学
思考
前面提到光纤可传输的信号大约为同轴 电缆的104倍，是否这已经是极限，能 否再提高？
注意光还具有波长、偏振、相位等多种信息 参量。前面提的传输容量仅限于单波长，如 果在同一根光纤里使用不同波长传输不同信 号，不同偏振传输不同信号，是否速度可以 进一步增加呢？