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硅光波导模式分析与光栅耦合器设计

📚 共计 30 章节
01
光通信的基石:为什么是硅?
硅光子的产业背景与技术优势。
产业硅基
02
光的基本性质回顾
折射、反射、全反射——理解光在介质中的行为。
物理基础
03
什么是光波导?
从“光在水管里跑”的类比说起。
概念类比
04
平板波导结构详解
芯层、包层、衬底,三层结构的角色。
结构平板
05
全内反射条件
光在波导中传播的物理本质。
TIR物理
06
模式的概念
什么是光波导的“模”?——从驻波到传播模式。
模式驻波
07
TE模与TM模
偏振态在波导中的表现。
偏振TE/TM
08
单模与多模波导
怎么判断你的波导是单模还是多模?
单模多模
09
有效折射率
一个贯穿波导设计的核心参数。
参数设计
10
条形波导与脊形波导
最常见的两种片上波导结构。
结构片上
11
波导的损耗来源
散射损耗、吸收损耗、弯曲损耗。
损耗机制
12
弯曲波导
为什么光拐弯会“漏”出去?——弯曲半径的设计。
弯曲半径
13
耦合器基础
怎么把光“灌”进波导里?——端面耦合与光栅耦合。
耦合端面
14
定向耦合器
两根波导靠在一起会发生什么?——倏逝波耦合。
倏逝波耦合
15
马赫-曾德尔干涉仪 (MZI)
干涉原理在硅光中的经典应用。
MZI干涉
16
微环谐振器
一个“绕圈圈”的滤波器。
微环谐振
17
光栅入门
从衍射光栅到布拉格光栅。
光栅衍射
18
布拉格条件
光栅反射/透射的物理判据。
布拉格条件
19
均匀光栅
最简单的布拉格光栅结构。
均匀布拉格
20
切趾光栅
如何抑制光栅的旁瓣效应?
切趾旁瓣
21
相移光栅
在光栅中间“插”一段相位差。
相移相位
22
取样光栅
多通道反射的“梳状”滤波器。
取样梳状
23
光栅耦合器
用光栅把光从光纤“引”到芯片上。
耦合器光纤
24
聚焦光栅耦合器
让耦合效率再高一点。
聚焦效率
25
亚波长光栅
当光栅周期小于波长时——等效介质理论。
亚波长等效介质
26
光栅的仿真方法
时域有限差分法 (FDTD) 与严格耦合波分析 (RCWA)。
FDTDRCWA
27
工艺容差
设计好的光栅,做出来为什么不一样?
工艺容差
28
硅光波导的典型工艺
SOI衬底、刻蚀、沉积。
SOI刻蚀
29
测试入门
怎么测一个波导的损耗?—— cut-back 法。
测试cut-back
30
从设计到流片
一个硅光芯片的“一生”。
流片全流程