高速光通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展對光電子器件性能提出了更高的要求，與新型微納超結構集成的光器件已經(jīng)成為光通信發(fā)展的必然需求之一。高折射率差光柵作為一種新型微納超結構，已經(jīng)廣泛地應用在高性能光電子器件中，將新型高折射率差光柵與半導體光探測器、激光器等有源器件集成，可以顯著地拓展其器件的功能。《高折射率差超結構光器件》以高折射率差光柵為主要研究對象，全面闡述了該超結構器件的理論設計方法、制備工藝及測試方法，較為系統(tǒng)、完整地介紹了基于高折射率差光柵結構的不同功能器件的性能指標、應用，以及未來的發(fā)展趨勢。通過閱讀《高折射率差超結構光器件》，讀者可以全面了解相關的技術原理和應用前景。

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目錄　

前言　

注釋說明匯集表　

第1章　緒論　1　

1.1　高折射率差超結構的研究意義　1　

1.2　高折射率差超結構的研究進展　2　

1.2.1　高折射率差光柵反射鏡　3　

1.2.2　高折射率差光柵偏振分束器　6　

1.2.3　高折射率差光柵功分器　11　

1.2.4　高折射率差光柵濾波器　15　

1.3　高折射率差光柵與光探測器集成的研究進展　17　

1.3.1　高折射率差光柵與PIN光探測器的集成　17　

1.3.2　高折射率差光柵與RCE光探測器的集成　20　

1.3.3　高折射率差光柵與其他類型光探測器的集成　23　

1.4　高折射率差光柵與VCSEL集成的研究進展　24　

參考文獻　　26　

第2章　光波導基礎　32　

2.1　光波導種類　32　

2.2　光波導的幾何光學理論　32　

2.2.1　平面光波導的幾何光學理論　33　

2.2.2　全反射的條件　34　

2.3　光波導電磁理論　35　

2.3.1　平面光波導的波動方程　35　

2.3.2　平面光波導的傳輸模式　37　

2.4　階躍折射率光波導　41　

2.4.1　TE模式中的場分布　41　

2.4.2　模式本征方程求解　42　

2.5　條形光波導　43　

2.5.1　馬卡梯里近似　43　

2.5.2　Exm，n模式　44

2.5.3　Eym，n模式　47　

2.6　衍射光柵　48　

參考文獻　50　

第3章　高折射率差光柵理論方法與制備工藝　51　

3.1　高折射率差光柵理論　51　

3.1.1　嚴格耦合波分析法　51　

3.1.2　有限元分析法　54　

3.2　高折射率差光柵寬帶高反高透原理　56　

3.3　高折射率差光柵的相位控制原理　57　

3.3.1　一維高折射率差光柵的波前相位控制原理　57　

3.3.2　二維高折射率差光柵的波前相位控制原理　58　

3.4　高折射率差光柵制備工藝　59　

3.4.1　電子束曝光　59　

3.4.2　干法刻蝕　60　

3.4.3　制備工藝流程　60　

參考文獻　61　

第4章　一維高折射率差光柵器件　63　

4.1　具有光束偏轉功能的一維高折射率差光柵反射鏡　63　

4.1.1　實現(xiàn)光束偏轉功能的相位分布.　63　

4.1.2　結構設計　64　

4.1.3　理論仿真　66　

4.1.4　一維高折射率差光柵反射鏡制備　68　

4.1.5　實驗測試和分析　69　

4.2　具有光束會聚功能的一維高折射率差光柵反射鏡　71　

4.2.1　實現(xiàn)光束會聚功能的相位分布　71　

4.2.2　結構設計　72　

4.2.3　理論仿真　75　

4.2.4　一維高折射率差光柵反射鏡制備.　76　

4.2.5　實驗測試和分析　76　

4.3　具有光束會聚功能的一維高折射率差光柵偏振分束器　80　

4.3.1　結構設計　81　

4.3.2　理論仿真　83　

4.4　具有偏振穩(wěn)定特性的一維高折射率差光柵偏振分束器　84　

4.5　具有光束偏轉功能的一維高折射率差光柵偏振分束器　87　

4.5.1　器件總體結構模型　87

4.5.2　器件上層結構的設計　88　

4.5.3　器件下層結構的設計　90　

4.5.4　整體結構的仿真與分析　93　

4.6　具有透射會聚功能的一維高折射率差光柵功率分束器　95　

4.6.1　透射會聚型光柵1×4功率分束器設計　96　

4.6.2　仿真與分析　97　

4.7　反射會聚型高折射率差光柵1×4功率分束器設計與仿真　99　

4.7.1　反射會聚型光柵1×4功率分束器設計　99　

4.7.2　仿真與分析　102　

4.7.3　反射型功分器的制備　103　

4.7.4　實驗測試與分析　103　

參考文獻　105　

第5章　二維高折射率差光柵器件　107　

5.1　具有光束會聚功能的同心環(huán)高折射率差光柵反射鏡　107　

5.1.1　結構設計　107　

5.1.2　理論仿真　108　

5.1.3　同心環(huán)高折射率差光柵反射鏡制備　109　

5.1.4　實驗測試和分析　110　

5.2　二維高折射率差光柵透鏡　113　

5.2.1　結構設計　113　

5.2.2　理論仿真　116　

5.3　具有光束會聚功能的二維高折射率差光柵功分器　117　

5.3.1　結構設計　118　

5.3.2　理論仿真　120　

5.3.3　二維高折射率差光柵功分器制備　123　

5.3.4　實驗測試和分析　123　

5.4　二維高折射率差光柵濾波器　126　

5.4.1　結構設計　126　

5.4.2　理論仿真　127　

參考文獻　131　

第6章　基于高折射率差光柵超結構的集成器件　133　

6.1　基于超結構光束會聚反射鏡的PIN光探測器　133　

6.1.1　PIN光探測器的原理　134　

6.1.2　基于超結構反射鏡的PIN光探測器的原理　135　

6.1.3　結構設計與仿真　136

6.1.4　PIN光探測器的制備　137　

6.1.5　苯并環(huán)丁烯樹脂鍵合技術　138　

6.1.6　量子效率的測試　139　

6.1.7　響應帶寬的測試　143　

6.2　基于二維超結構功分器的PIN光探測器陣列　144　

6.2.1　集成PIN光探測器陣列結構設計　145　

6.2.2　PIN光探測器陣列的制備　146　

6.2.3　實驗測試與分析　146　

6.3　基于同心環(huán)高折射率差光柵反射鏡的UTC光探測器　149　

6.3.1　單行載流子光探測器　149　

6.3.2　基于同心環(huán)光柵反射鏡的UTC-PD　150　

6.3.3　結構設計與仿真　152　

6.3.4　實驗測試與分析　154　

6.4　基于二維光柵功分器的UTC光探測器陣列　158　

6.4.1　UTC光探測器陣列　158　

6.4.2　集成UTC光探測器陣列結構原理　159　

6.4.3　集成UTC光探測器陣列結構設計　160　

6.4.4　實驗測試與分析　160　

6.5　基于光柵反射鏡的VCSEL　163　

6.5.1　VCSEL原理　163　

6.5.2　VCSEL的性能特性分析　164　

6.5.3　VCSEL的偏振特性分析　170　

6.5.4　基于光柵反射鏡的VCSEL的原理　171　

6.5.5　結構設計與仿真　171　

6.5.6　VCSEL的制備　176　

6.5.7　鍵合技術　179　

6.5.8　實驗測試與分析　179　

6.6　具有偏振穩(wěn)定功能的894nm高溫VCSEL　180　

6.6.1　結構設計理論分析　180　

6.6.2　器件的結構設計　181　

6.6.3　仿真結果分析　183　

6.7　具有光束會聚功能的850nm單模VCSEL　187　

6.7.1　設計理論分析　187　

6.7.2　結構設計　188　

6.7.3　仿真結果分析　190

參考文獻　191　

第7章　高折射率差超結構的未來發(fā)展趨勢　196　

7.1　高折射率差超結構的展望　196　

7.2　新器件與新技術　197　

7.2.1　基于高折射率差超結構的耦合器　197　

7.2.2　基于高折射率差超結構的偏振分束器.　197　

7.2.3　基于高折射率差超結構的傳感器　198　

參考文獻　199