聚合物光開關器件物理

本書主要闡述了光開關的波導和電極的分析及設計理論，最佳化設計了一般結構的電光開關、改進結構的電光開關、寬光譜電光開關、波長選擇性電光開關、高速電光開關、有機/無機混合波導熱開關，同時給出了電光開關的時頻域分析理論和模擬方法等。

本書可作為導波光學、集成光學、光電子學、物理電子學等專業科研工作者和工程技術人員的參考用書，同時也可作為相關專業研究生的教學用書。

全書共有8章。 第1章為光開關技術基礎。首先介紹光開關技術的主要套用、技術種類和特點，然後詳細介紹電光以及熱光機制下的光開關技術及研究現狀，使讀者能夠更好地了解光開關技術，並為以後運用光波導模式理論和微帶電極理論設計和分析光開關器件打好基礎。 第2章為光開關的波導結構及模式分析。針對光開關設計中所涉及的介質吸收型和金屬包層型波導結構，運用微擾法或者微分法求解其傳播常數及振幅衰減係數，簡化波導結構，並分析其耦合、偏折、彎曲等特性。本章還給出了其他幾種波導的分析方法，如多模干涉波導、狹縫波導等，為設計和製備新型光開關器件提供了理論依據。

基本介紹

• 書名：聚合物光開關器件物理
• ISBN：978-7-312-03565-4
• 定價：78.00元
• 裝幀：精裝

圖書詳細信息:

ISBN:978-7-312-03565-4
估價：78.00元
版本:1
裝幀:精裝
預計出版年月：201501
叢書名稱：當代科學技術基礎理論與前沿問題研究叢書

目錄

序言(Ⅰ)
緒言(1)
第1章光開關技術(2)
1.1光開關技術套用(2)
1.2光開關技術基礎(7)
1.3光開關技術分類(9)
1.4基於無機電光晶體材料的光開關技術(14)
1.4.1電光晶體光開關(15)
1.4.2電光晶體光開關陣列(16)
1.4.3製備工藝(17)
1.4.4關鍵技術(18)
1.4.5基本開關單元的性能指標(18)
1.4.6光開關陣列的設計關鍵(19)
1.5基於化合物半導體材料的光開關技術(20)
1.6基於光折變效應的光開關技術(24)
1.7光開關設計理論與模擬方法(25)
1.8基於極化聚合物材料的波導電光開關技術(26)
1.8.1極化聚合物電光材料(26)
1.8.2極化聚合物電光材料的研究進展(29)
1.8.3極化聚合物波導電光開關(30)
1.9熱控光機制下的光開關技術(35)
1.9.1SOI熱光開關(35)
1.9.2聚合物熱光開關(37)
1.10光開關的發展趨勢(40)

第2章光開關的波導結構及模式分析(42)
2.1光波導材料的損耗表征(42)
2.1.1非金屬介質材料的損耗表征(42)
2.1.2金屬介質的復介電常數和光頻特性(43)
2.2光開關的波導結構及參數(45)
2.2.1波導結構(45)
2.2.2傳輸模式(46)
2.2.3分析方法(46)
2.3高折射率襯底上的非對稱五層平板波導(48)
2.3.1TM模式的特徵方程(48)
2.3.2襯底的泄露損耗(51)
2.4介質吸收型脊形波導(53)
2.4.1零級近似求實傳播常數(54)
2.4.2一級近似求振幅衰減係數(54)
2.5單金屬包層型非對稱六層平板波導(55)
2.5.1零級近似求解TM模傳播常數(56)
2.5.2一級近似求解TM模振幅衰減係數(59)
2.5.3TE模式的特性分析(62)
2.6雙金屬包層型非對稱七層平板波導(63)
2.6.1零級近似求解TM模傳播常數(64)
2.6.2一級近似求解TM模振幅衰減係數(67)
2.6.3TE模式的特性分析(70)
2.7金屬包層型脊形波導(71)
2.7.1單金屬包層型脊形波導的Eymn模式分析(71)
2.7.2單金屬包層型脊形波導的Exmn模式分析(72)
2.7.3雙金屬包層型脊形波導的Eymn及Exmn模式分析(73)
2.8脊形波導的等效分析(73)
2.8.1脊形波導的等效折射率分析法(73)
2.8.2脊形波導的近似等效光波電場分布(74)
2.9脊形波導的耦合、偏折與彎曲(75)
2.9.1脊形波導的耦合(75)
2.9.2脊形波導的偏折(77)
2.9.3脊形波導的彎曲(78)
2.10多模干涉波導(79)
2.11二維狹縫波導(81)
2.11.1TE模(82)
2.11.2TM模(85)
2.11.3計算示例(87)
2.12三維狹縫波導(89)
2.12.1模式分析理論(89)
2.12.2計算示例(92)
2.13本章小結(93)

第3章行波電極結構及其分析理論(94)
3.1極化聚合物薄膜及電光調製特性(94)
3.1.1聚合物薄膜的極化(95)
3.1.2電光調製理論(96)
3.1.3極化聚合物的電光特性(98)
3.2非均勻電場作用下的電光重疊積分因子(100)
3.3行波電極結構與特性參數(102)
3.3.1行波電極結構(102)
3.3.2行波電極的特性參數(104)
3.4電極靜態場的解析分析法——保角變換法(105)
3.4.1保角變換原理(106)
3.4.2電量平衡原理(107)
3.4.3電場分布(108)
3.5共面波導電極的保角變換分析(109)
3.5.1施瓦茲變換(109)
3.5.2共面波導電極的施瓦茲變換(111)
3.5.3電場分布(112)
3.6共面波導電極的鏡像分析法(113)
3.7電極靜態場的數值分析法——點匹配法(116)
3.7.1一般求解模型(116)
3.7.2邊界條件(118)
3.7.3電場分布(119)
3.8電極靜態場的數值分析法——擴展點匹配法(120)
3.8.1單電極(120)
3.8.2推挽異性對稱雙電極(121)
3.8.3推挽同性對稱雙電極(123)
3.9禁止電極靜態場的數值分析(123)
3.10行波電極的等效模型與阻抗匹配(125)
3.10.1低開關頻率的阻抗匹配(125)
3.10.2高開關頻率的阻抗匹配(126)
3.10.3不同電極結構下的特徵阻抗要求(126)
3.11行波電極的動態分析(128)
3.12本章小結(130)

第4章傳統結構極化聚合物電光開關(132)
4.1共面波導電極定向耦合電光開關(132)
4.1.1器件結構(133)
4.1.2理論分析(134)
4.1.3參數最佳化(136)
4.1.4性能模擬(140)
4.1.5小結(142)
4.2推挽微帶行波電極定向耦合電光開關(143)
4.2.1器件結構(143)
4.2.2理論分析(144)
4.2.3參數最佳化(144)
4.2.4性能模擬(148)
4.2.5小結(150)
4.3推挽電極MZI電光開關(151)
4.3.1器件結構(151)
4.3.2理論分析(152)
4.3.3參數最佳化(153)
4.3.4性能模擬(155)
4.3.5小結(157)
4.4兩節交替反相電極定向耦合電光開關(158)
4.4.1器件結構(158)
4.4.2理論分析(159)
4.4.3參數最佳化(162)
4.4.4性能模擬(164)
4.4.5方法驗證(166)
4.4.6小結(166)
4.5三節交替反相電極定向耦合電光開關(167)
4.5.1器件結構(167)
4.5.2理論分析(168)
4.5.3參數最佳化(171)
4.5.4性能模擬(173)
4.5.5方法驗證(176)
4.5.6小結(176)
4.6單節電極Y型耦合器電光開關(177)
4.6.1器件結構(178)
4.6.2理論分析(178)
4.6.3參數最佳化(181)
4.6.4性能模擬(181)
4.6.5方法驗證(182)
4.6.6小結(183)
4.7兩節反相電極Y型耦合器電光開關(183)
4.7.1器件結構(184)
4.7.2理論分析(184)
4.7.3參數最佳化(189)
4.7.4性能模擬(190)
4.7.5方法驗證(191)
4.7.6小結(192)
4.8本章小結(193)

第5章聚合物寬光譜電光開關(194)
5.1MZI電光開關的一般光譜拓展原理(195)
5.2基於一階相位發生器的寬光譜非對稱MZI電光開關(196)
5.2.1器件結構(197)
5.2.2理論分析(198)
5.2.3參數最佳化(200)
5.2.4性能模擬(202)
5.2.5方法驗證(203)
5.2.6小結(204)
5.3基於一階相位發生器的寬光譜對稱MZI電光開關(204)
5.3.1器件結構(205)
5.3.2理論分析(206)
5.3.3設計與最佳化(208)
5.3.4光譜特性及對比分析(211)
5.3.5小結(213)
5.4基於N階相位發生器的寬光譜對稱MZI電光開關(213)
5.4.1器件結構和理論分析(213)
5.4.2參數最佳化(217)
5.4.3光譜特性模擬(219)
5.4.4對比分析(224)
5.4.5小結(225)
5.5基於一階相位發生器和雙對稱MZI的寬光譜電光開關(225)
5.5.1結構和分析(225)
5.5.2最佳化設計(231)
5.5.3光譜特性(236)
5.5.4小結(240)
5.6基於一階相位發生器和雙非對稱MZI的寬光譜電光開關(240)
5.6.1材料和波導的波長色散特性(241)
5.6.2器件結構和理論分析(242)
5.6.3設計和最佳化(247)
5.6.4光譜特性和對比(250)
5.6.5小結(253)
5.7本章小結(253)

第6章周期化波長選擇性光開關(255)
6.1AMZI的光譜周期化理論(256)
6.2周期化弧形MZI波長選擇性光開關(257)
6.2.1材料及其波長色散特性(258)
6.2.2器件結構及分析(259)
6.2.3器件最佳化設計和性能模擬(263)
6.2.4比較和討論(267)
6.2.5小結(270)
6.3周期化AMZI波長選擇性電光開關(270)
6.3.1結構設計和理論分析(271)
6.3.2結構參數最佳化(275)
6.3.3濾波和開關性能(279)
6.3.4小結(282)
6.4本章小結(283)

第7章行波電極高速電光開關及其時頻域分析(285)
7.1微帶行波電極高速定向耦合電光開關(286)
7.1.1結構與最佳化(286)
7.1.2理論分析(287)
7.1.3結果與討論(294)
7.1.4誤差分析(297)
7.1.5小結(297)
7.2行波電極高速MMIMZI電光開關(298)
7.2.1結構與最佳化(298)
7.2.2時頻回響特性(303)
7.2.3方法驗證(308)
7.2.4小結(309)
7.3禁止行波電極高速定向耦合電光開關(309)
7.3.1結構與最佳化(309)
7.3.2趨膚效應分析(315)
7.3.3方法驗證(321)
7.3.4小結(323)
7.4禁止行波電極高速Y型耦合器電光開關(323)
7.4.1結構和最佳化(323)
7.4.2趨膚效應分析(328)
7.4.3方法驗證(332)
7.4.4小結(333)
7.5級聯反相CPWG行波電極電光開關(333)
7.5.1器件結構和波導設計(334)
7.5.2電極分析和最佳化(336)
7.5.3傅立葉分析(340)
7.5.4結果與討論(345)
7.5.5對比分析(348)
7.5.6小結(351)
7.6本章小結(352)

第8章聚合物熱光開關(353)
8.1波導材料的熱光效應及模式有效折射率變化(354)
8.1.1熱光效應(354)
8.1.2模式有效折射率變化(355)
8.2聚合物/二氧化矽矩形波導熱光開關(357)
8.2.1器件結構及最佳化(357)
8.2.2器件製備與表征(359)
8.2.3器件性能測試(361)
8.2.4小結(363)
8.3聚合物/二氧化矽脊形波導熱光開關(364)
8.3.1器件結構及光譜分析(364)
8.3.2器件製備與表征(369)
8.3.3器件性能測試(369)
8.3.4小結(372)
8.4熱光開關的噪聲容限特性(372)
8.5本章小結(376)
參考文獻(377)