光波导理论与技术

课程目标

光波导是一种引导光沿特定路径传输的介质几何结构,是构建众多集成光学器件的基本单元,是集成光学领域的“砖瓦”。集成光学这一概念由S. E. Miller在1969年提出,其核心思想是将传统块状光学元件的功能以光波导形式实现,即是要构建具备各种功能的光波导器件,并将这些光波导器件集成到一个基底上,同时以光波导实现光信息的输入与输出,实现器件的单片集成,从而使光器件小型化或实现一些块状光学器件无法实现的功能。集成光学这一设想显然是受到集成电路的影响,在集成电路正大获成功的时代,其一经提出便受到极大的关注,并在众多科学家的努力下获得极大的成功,众多的光波导器件很快便得以实现,从而有力地推动了光通信、光信息处理与光传感领域的进步。这些光波导器件的典型代表包括光纤,光纤光栅,光纤耦合器,铌酸锂光波导调制器,硅光波导调制器,阵列波导光栅(AWG),光波导开关,光分束器等等。今天,集成光学的设想已在相当程度上得到实现,并进一步向着光电混合集成方向发展,(电路)板上光互连,(芯)片上光互连,以及(芯)片上实验室也已成为研究热点。

毫无疑问,光波导是开展集成光学研究的基础,只有掌握这一基础才能掌握基本光波导单元器件,进而掌握由众多单元器件集成的更复杂的集成光学器件。本门课程正是针对这一目标,本着从简单到复杂,按照光波导--基本光波导单元器件--集成光学器件这一思路进行讲授。通过学习本课程,学生应了解光波导理论与技术的研究意义及国内外最新发展动态,在此基础上掌握:a)光波导的基本理论与分析设计方法;b)基本光波导器件(如Y分支、定向耦合器、波导光栅、马赫-曾德尔干涉仪、微环共振器)的工作原理与分析设计方法;c)光波导器件的基本制作工艺与测试技术;最终具备设计、分析及制作基本光波导结构及器件的能力。