📘 硅光波导设计与模式调控 30章 · 从基础到前沿

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01 硅光技术概述

硅光子发展历程 · 核心优势 · 数据中心/通信/传感应用

02 光波导基础理论

麦克斯韦方程组 · 平板波导模式 · 有效折射率法(EIM)

03 SOI 材料平台

SOI晶圆结构与制备 · 硅/二氧化硅光学特性 · 优势与挑战

04 矩形波导模式分析

TE/TM模式 · 正交性与归一化 · FEM/FDTD简介

05 单模条件与截止条件

单模设计准则 · 模式截止与泄漏 · 高阶模抑制

06 弯曲波导设计

弯曲损耗机制 · 最小弯曲半径 · 欧拉/正弦弯曲

07 定向耦合器

耦合模理论(CMT) · 传输特性 · 3dB耦合器实例

08 多模干涉器 (MMI)

自映像原理 · MMI耦合器设计 · 1×2 / 2×2实例

09 马赫-曾德尔干涉仪 (MZI)

MZI原理 · 热光/电光调相 · MZI开关设计

10 微环谐振器

谐振条件 · 临界/过/欠耦合 · 微环滤波器设计

11 光栅耦合器

光栅耦合原理 · 均匀/聚焦光栅 · 效率优化

12 端面耦合器

模场匹配 · 倒锥形(Inverse Taper) · 工艺容差

13 偏振管理器件

偏振分束器(PBS) · 偏振旋转器(PR) · 片上分集

14 模式复用器件

模式(解)复用器 · 非对称定向耦合器 · 绝热复用

15 亚波长光栅波导

SWG等效介质理论 · 特性与应用

16 狭缝波导

场增强效应 · 设计参数与工艺 · 传感应用

17 光子晶体波导

能带理论 · 线缺陷波导 · 慢光效应

18 混合等离激元波导

等离激元基础 · 混合结构 · 模式与损耗

19 波导制造工艺

CMOS兼容流程 · 光刻/刻蚀 · 工艺误差影响

20 波导表征技术

端面/光栅耦合测试 · Cut-back法测损耗

21 模式调控基础

模式杂化与转换 · 绝热渐变 · 逆向设计简介

22 绝热模式转换器

绝热定理 · 锥形波导设计 · 鲁棒性分析

23 布拉格光栅波导

布拉格条件 · 均匀/切趾光栅 · 滤波与传感

24 拓扑光子学基础

拓扑绝缘体 · 谷霍尔效应 · 拓扑保护边界态

25 非线性硅光波导

TPA/SPM/XPM · 四波混频(FWM) · 波长转换

26 波导色散工程

波导/材料色散 · 零色散调控 · 色散平坦设计

27 有源硅光器件集成

混合/异质集成 · 片上激光器/探测器 · III-V/Si键合

28 硅光芯片设计流程

需求到版图 · PDK使用 · DRC/LVS检查

29 仿真工具实践

Lumerical MODE/FDTD · COMSOL模式分析 · 后处理

30 硅光技术前沿与展望

AI辅助设计 · 大规模PIC · 量子计算/生物传感