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醉染图书硅光子设计——从器件到系统97870306850
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译者序
原书序
原书前言
贡献者
篇引言
章无晶圆厂硅光子3
1.1引言3
1.2硅光子:下一个无晶圆厂半导体产业5
1.2.1光子史背景6
1.3硅光子应用7
1.3.1数据通信7
1.4技术挑战与研究现状9
1.4.1波导与无源器件9
1.4.2调制器10
1.4.3光电探测器11
1.4.4光源12
1.4.5光–电集成方法13
1.5机遇14
1.5.1器件工程14
1.5.2光子系统工程15
1.5.3工具与支持基础设施16
1.5.4基础科学17
1.5.5工艺标准化与多项目晶圆发展18
参考文献19
第2章硅光子建模与设计方法27
2.1光波导模式求解28
2.2光波传输29
2.2.1三维时域有限差分法(3DFDTD)29
2.2.2二维时域有限差分法(2DFDTD)33
2..传输方法33
2.2.4无源光器件35
.光电模型35
2.4微波建模36
2.5热建模36
2.6光子回路建模37
2.7物理版图38
2.8软件工具集成38
参考文献40
第2篇光无源器件
第3章光学材料与光波导47
3.1绝缘衬上硅47
3.1.1硅48
3.1.2氧化硅49
3.2光波导50
3.2.1光波导设计50
3.2.2一维平板光波导——分析方法51
3..光波导的数值建模51
3.2.4一维平板波导——数值1
3.2.5折法55
3.2.6折法——解析法56
3.2.7光波导模场分布——2D计算56
3.2.8光波导宽度——折60
3.2.9波长相关62
3.2.10光波导的紧促模型64
3.2.11光波导损耗65
3.3弯曲波导66
3.3.1弯曲波导3DFDTD8
3.3.2本征模弯曲模拟69
3.4问题71
3.5代码2
参考文献90
第4章光器件建模基础93
4.1定向耦合器93
4.1.1光波导模式求解方法95
4.1.2相位98
4.1.3实验数据100
4.1.4FDTD建模100
4.1.5制造102
4.1.6条形波导103
4.1.7寄生耦合104
4.2Y分支107
4.3马赫–曾德尔干涉仪110
4.4环形谐振器111
4.4.1光传输函数112
4.4.2环形谐振器实验结果113
4.5布拉格光栅滤波器114
4.5.1布拉格光栅理论114
4.5.2布拉格光栅滤波器设计116
4.5.3布拉格光栅滤波器实验1
4.5.4光栅制造的实模型127
4.5.5螺旋布拉格光栅132
4.5.6相移布拉格光栅134
4.5.7多周期布拉格光栅135
4.5.8基于光栅的定向耦合器136
4.6问题138
4.7代码138
参考文献161
第5章光输入/输出165
5.1光子芯片与光纤耦合的挑战165
5.2光栅耦合器165
5.2.1能167
5.2.2耦合理论167
5..设计方法170
5.2.4实验结果181
5.3边缘耦合器182
5.3.1纳米锥波导边缘耦合器183
5.3.2层叠波导边缘耦合器187
5.4偏振188
5.5问题190
5.6代码190
参考文献217
第3篇光有源器件
第6章光调制器2
6.1等离子体色散效应2
6.1.1硅的载流子浓度相关2
6.2pn结相移器225
6.2.1pn结载流子分布225
6.2.2光相位响应227
6..小信号响应228
6.2.4pn结TCAD数值229
6.3微环调制1
6.3.1微环可调2
6.3.2小信号调制响应4
6.3.3环形调制器设计5
6.4前向偏置pin结
6.4.1可调光衰减器
6.5有源可调
6.5.1pin相移
6.5.2热相移
6.6热光开关242
6.7问题243
6.8代码244
参考文献266
第7章光电探测器268
7.1能参数268
7.1.1响应度268
7.1.2带宽269
7.2光电探测器制造272
7.3光电探测器类型274
7.3.1光导探测器274
7.3.2pin探测器275
7.3.3雪崩光电探测器275
7.4光电探测器设计要素278
7.4.1pin结方向278
7.4.2光电探测器几何尺寸279
7.4.3接触280
7.4.4外部负载281
7.5光电探测器建模282
7.5.13DFDTD光学282
7.5.2电学28
7.6问题288
7.7代码288
参考文献302
第8章激光器305
8.1外部激光器305
8.2激光器建模306
8.3协同封装308
8.3.1预制激光器308
8.3.2外部谐振腔激光器309
8.3.3刻蚀嵌入式外延310
8.4混合集成激光器310
8.5单片集成激光器311
8.5.1III-V族单片生长312
8.5.2锗激光器313
8.6类型激光光源314
8.7问题315
参考文献315
第4篇系统设计
第9章硅光子回路建模3
9.1光子回路建模的必要3
9.2系统设计中的器件324
9.3紧促模型325
9.3.1经验回路或等效回路326
9.3.2S参数326
9.4定向耦合器——紧促模型327
9.4.1FDTD32
9.4.2FDTDS参数328
9.4.3经验模型——多项式331
9.4.4S参数模型的无源332
9.5环形调制器——回路模型336
9.6光栅耦合器——S参数338
9.6.1光栅耦合器回路339
9.7代码340
参考文献362
0章硅光子设计工具和技术363
10.1工艺设计套件363
10.1.1制造工艺参数365
10.1.2元器件库367
10.1.3原理图绘制368
10.1.4回路输出369
10.1.5原理图生成版图370
10.1.6设计规则检查374
10.1.7版图与原理图对照检查376
10.2掩模版图377
10.2.1元器件377
10.2.2光电测试版图378
10..快速GDS版图布版方法378
10.2.4有效空间的GDS版图布版方法379
参考文献381
1章硅光子晶圆制造383
11.1制造非均匀33
11.1.1光刻轮廓384
11.1.2角分析385
11.1.3芯片上非均匀与实验结果386
11.问题3
参考文献394
2章硅光子测试与封装395
12.1电互连和光互连395
12.1.1光互连395
12.1.2电互连400
12.2光探针自动化测试台402
12.2.1光探针自动化测试台构成404
12.2.2测试软件406
12..操作流程406
12.2.4光测试仪器409
1.测试设计410
1..1光功率预算412
1..2布版注意事项412
1..设计审查和核对表413
参考文献415
3章硅光子系统实例418
13.1基于波分复用的光发器418
13.1.1基于硅微环WDM的光发器原理418
13.1.2共总线WDM光发器420
13.1.3调制–复用WDM光发器421
13.1.4结论4
参考文献4
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