硅基光电子集成技术――光波导放大器和激光器

图书标准信息

• 作者 王兴军 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-08
• 版次 1
• ISBN 9787121439650
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 212页
• 字数 282千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

光波导放大器和激光器是作者在硅基光电子学中最重要方向之一D硅基光源数十年教学科研成果的总结。本书包括绪论、掺铒材料体系的光发射理论与建模、掺铒材料制备与发光特性优化、硅基集成掺铒光波导放大器、硅基集成掺铒光波导激光器、硅基掺铒材料-半导体异质集成光源、高增益单晶铒硅酸盐化合物纳米线光源，共7章内容。本书可作为高等院校光电子学、物理电子学、微电子与固体电子学、光学工程、通信与信息系统等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可供相关领域的研究人员和工程技术人员参考。

【作者简介】

王兴军，北京大学教授，博士生导师，电子学系副主任，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室副主任，信息与通信研究所副所长，国务院学位委员会第八届学科评议组成员（信息与通信工程学科），入选教育部青年长江学者（2015），入选教育部新世纪优秀人才（2013），国家自然科学基金重点项目负责人，科技部863重大项目课题负责人，科技委高技术重点研发项目负责人，科技委主题专家组专家，国防科技大学兼职教授。

【目录】

目    录

第1章  绪论1
1．1  硅基光电子学1
1．1．1  硅基光电子学的高速发展1
1．1．2  硅基光电子学的技术挑战2
1．2  硅基集成光源5
1．2．1  硅基Ⅲ-Ⅴ族半导体混合集成光源6
1．2．2  硅基稀土离子掺杂光源11
1．2．3  硅基应变锗光源12
1．3  硅基掺铒光源15
1．3．1  硅基掺铒光源的发展15
1．3．2  硅基掺铒氧化铝光源16
1．3．3  铒硅酸盐光源22
参考文献28
第2章  掺铒材料体系的光发射理论与建模35
2．1  铒离子光发射原理35
2．1．1  铒离子的基本性质35
2．1．2  铒离子的光辐射理论36
2．2  掺铒材料体系中的非辐射能量转移38
2．2．1  激发态吸收38
2．2．2  合作上转换38
2．2．3  交叉弛豫39
2．2．4  多声子弛豫40
2．2．5  铒离子浓度猝灭40
2．2．6  铒镱离子间的能量转移41
2．2．7  铒离子的发光效率42
2．3  掺铒材料体系的参数理论42
2．3．1  Judd-Ofelt理论43
2．3．2  McCumber理论43
2．3．3  Forster-Dexter能量转移理论45
2．4  掺铒材料体系的能级模型与速率方程46
2．4．1  980 nm泵浦的铒离子能级模型与速率方程46
2．4．2  1480 nm泵浦的铒离子能级模型与速率方程48
2．4．3  980 nm泵浦的铒镱材料体系能级模型与速率方程49
参考文献53
第3章  掺铒材料制备与发光特性优化55
3．1  掺铒薄膜材料的制备55
3．2  掺铒薄膜结构表征57
3．2．1  掺铒薄膜的晶格结构表征57
3．2．2  掺铒薄膜的SEM表征59
3．2．3  掺铒薄膜的TEM表征59
3．2．4  掺铒薄膜的AFM表征62
3．2．5  掺铒薄膜的应力表征65
3．3  掺铒薄膜发光性能测试71
3．3．1  掺铒薄膜PL谱、发光寿命测试方法71
3．3．2  掺铒氧化铝薄膜发光性能测试73
3．3．3  铒硅酸盐薄膜发光性能测试73
参考文献82
第4章  硅基集成掺铒光波导放大器84
4．1  掺铒光波导放大器建模84
4．2  光波导放大器结构设计87
4．2．1  硅基掺铒薄膜混合型光波导放大器87
4．2．2  硅基氮化硅-掺铒薄膜多层条形加载型光波导放大器90
4．2．3  硅基掺铒薄膜-氮化硅狭缝型光波导放大器93
4．3  波导损耗分析94
4．3．1  散射损耗95
4．3．2  弯曲损耗100
4．3．3  吸收损耗、非线性损耗102
4．4  光放大性能分析103
4．5  光波导放大器性能测试106
4．5．1  波导增益测试106
4．5．2  波导损耗测试109
4．6  硅基掺铒光波导放大器单片集成110
参考文献113
第5章  硅基集成掺铒光波导激光器114
5．1  激光谐振腔114
5．1．1  波导型激光谐振腔基本结构114
5．1．2  基于F-P谐振腔的激光特性建模117
5．1．3  基于布拉格光栅的激光特性建模118
5．2  硅基掺铒光波导激光器的设计与分析121
5．2．1  硅基掺铒F-P腔型光波导激光器的设计与性能分析121
5．2．2  硅基掺铒光栅型光波导激光器的设计与性能分析124
5．3  基于混合型谐振腔的硅基掺铒光波导激光器的设计与分析134
5．3．1  基于泵浦光谐振外腔的硅基掺铒光波导激光器134
5．3．2  基于信号光谐振外腔的硅基掺铒光波导激光器138
5．3．3  基于泵浦-信号共谐振混合腔的硅基掺铒光波导激光器142
5．3．4  基于狭缝型DFB谐振腔的硅基掺铒光波导激光器149
5．3．5  硅基掺铒光波导激光器的制备工艺与集成方案156
参考文献158
第6章  硅基掺铒材料-半导体异质集成光源161
6．1  硅基掺铒材料-半导体异质集成光源的结构设计162
6．1．1  器件整体结构设计162
6．1．2  垂直泵浦谐振腔设计164
6．1．3  半导体泵浦有源层设计166
6．1．4  混合波导耦合设计167
6．1．5  掺铒增益层设计168
6．2  硅基掺铒材料-半导体异质集成光源的理论建模170
6．2．1  半导体异质集成光源建模170
6．2．2  器件光放大特性建模174
6．3  硅基掺铒材料-半导体异质集成光源的性能分析177
6．3．1  泵浦特性177
6．3．2  光放大特性178
6．3．3  频率响应特性179
6．3．4  硅基掺铒材料-半导体异质集成光源的工艺制备方案181
参考文献182
第7章  高增益单晶铒硅酸盐化合物纳米线光源185
7．1  铒硅酸盐纳米线器件的制备和表征185
7．1．1  管式炉化学气相沉积法材料生长185
7．1．2  铒硅酸盐纳米线的结构表征187
7．1．3  铒硅酸盐纳米线的转移189
7．2  铒硅酸盐纳米线器件的光放大增益测试191
7．2．1  光放大增益测试平台191
7．2．2  损耗测试结果分析192
7．2．3  增益测试结果分析194
7．3  铒硅酸盐纳米线上转换激光器195
7．3．1  激光测试系统和测试方法195
7．3．2  光致发光测试结果分析197
参考文献202