Учебное пособие. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та,
2012. – 353 с.
Курс лекций предназначен для обучения бакалавров радиотехнического
факультета по направлению подготовки 210100.62 «Электроника и
наноэлектроника», изучающих дисциплину «Элементная база
интегральной оптоэлектроники» в 8 семестре.
Электронное учебное пособие разработано на кафедре электронных систем и устройств. Содержание.
Введение.
Концепция и основные понятия интегральной оптоэлектроники. Физические основы интегральной оптоэлектроники. Назначение и состав интегрально-оптических схем. Характеристики интегрально-оптических схем.
Полупроводниковые источники излучения. Рекомбинационное излучение и поглощение. Энергетические уровни. Квантовый выход. Спонтанная и лазерная люминесценция в полупроводниковых структурах. Когерентность, монохроматичность, поляризация излучения.
Полупроводниковые источники некогерентного излучения. Основные физические параметры. Полупроводниковые лазеры. Лазерные диоды на p-n переходе, с туннельной инжекцией, на гетероструктурах, с распределенной обратной связью. Вопросы надежности.
Классификация и основные параметры приемников излучения интегрально-оптических схем. Фотодиод на p-n переходе. Волноводный, лавиный, p-i-n фотодиод. Фотоприемники с гетеропереходом, на основе МДП-структуры. Изменение спектральных характеристик. .
Волноводные усилители. Выходная мощность сигнала, эффективность накачки. Ширина и равномерность полосы усиления. Полупроводниковые усилители. Эрбиевые усилители.
Принцип работы волноводов. Методы и основные этапы изготовления. Тонкопленочные, диффузионные, имплантированные, эпитаксиальные, электрооптические волноводы. Измерение толщины, затухания, эффективных показателей преломления волноводных мод.
Потери в оптических волноводах. Абсорбционные потери. Потери на излучение. Ввод-вывод излучения волноводов. Основы оптического согласования. Фокусирующие, торцевые, призменные, решеточные, сужающиеся элементы.
Геометрическая оптика планарных волноводов. Классификация мод планарного волновода. Волноводные моды тонкопленочного волновода. Эффективная толщина волновода. Градиентные планарные волноводы.
Электромагнитная теория планарных волноводов. Волновые уравнения планарных волноводов. Моды тонкопленочного волновода. Свойства мод тонкопленочного волновода. Волновые уравнения для градиентных планарных волноводов.
Элементы интегрально-оптических схем. Связь между волноводами. Разветвители. Рупорные переходы. Фокусирующие элементы. Поляризационные элементы. Спектральные фильтры и резонаторы. .
Интегрально-оптические модуляторы и затворы. Основные технические параметры и характеристики. Электрооптические модуляторы Маха-Цандера, бегущей волны, на связанных волноводах, дифракционные, поглощающие. Акустооптические модуляторы и дефлекторы.
Примеры интегрально-оптических схем. Многоканальный переключатель. Когерентный оптический приемник. Анализаторы спектра высокочастотных сигналов. Интегрально-оптические корреляторы, АЦП, ЦАП. Факторы, ограничивающие возможности интегральной оптики.
Список использованных источников.
Электронное учебное пособие разработано на кафедре электронных систем и устройств. Содержание.
Введение.
Концепция и основные понятия интегральной оптоэлектроники. Физические основы интегральной оптоэлектроники. Назначение и состав интегрально-оптических схем. Характеристики интегрально-оптических схем.
Полупроводниковые источники излучения. Рекомбинационное излучение и поглощение. Энергетические уровни. Квантовый выход. Спонтанная и лазерная люминесценция в полупроводниковых структурах. Когерентность, монохроматичность, поляризация излучения.
Полупроводниковые источники некогерентного излучения. Основные физические параметры. Полупроводниковые лазеры. Лазерные диоды на p-n переходе, с туннельной инжекцией, на гетероструктурах, с распределенной обратной связью. Вопросы надежности.
Классификация и основные параметры приемников излучения интегрально-оптических схем. Фотодиод на p-n переходе. Волноводный, лавиный, p-i-n фотодиод. Фотоприемники с гетеропереходом, на основе МДП-структуры. Изменение спектральных характеристик. .
Волноводные усилители. Выходная мощность сигнала, эффективность накачки. Ширина и равномерность полосы усиления. Полупроводниковые усилители. Эрбиевые усилители.
Принцип работы волноводов. Методы и основные этапы изготовления. Тонкопленочные, диффузионные, имплантированные, эпитаксиальные, электрооптические волноводы. Измерение толщины, затухания, эффективных показателей преломления волноводных мод.
Потери в оптических волноводах. Абсорбционные потери. Потери на излучение. Ввод-вывод излучения волноводов. Основы оптического согласования. Фокусирующие, торцевые, призменные, решеточные, сужающиеся элементы.
Геометрическая оптика планарных волноводов. Классификация мод планарного волновода. Волноводные моды тонкопленочного волновода. Эффективная толщина волновода. Градиентные планарные волноводы.
Электромагнитная теория планарных волноводов. Волновые уравнения планарных волноводов. Моды тонкопленочного волновода. Свойства мод тонкопленочного волновода. Волновые уравнения для градиентных планарных волноводов.
Элементы интегрально-оптических схем. Связь между волноводами. Разветвители. Рупорные переходы. Фокусирующие элементы. Поляризационные элементы. Спектральные фильтры и резонаторы. .
Интегрально-оптические модуляторы и затворы. Основные технические параметры и характеристики. Электрооптические модуляторы Маха-Цандера, бегущей волны, на связанных волноводах, дифракционные, поглощающие. Акустооптические модуляторы и дефлекторы.
Примеры интегрально-оптических схем. Многоканальный переключатель. Когерентный оптический приемник. Анализаторы спектра высокочастотных сигналов. Интегрально-оптические корреляторы, АЦП, ЦАП. Факторы, ограничивающие возможности интегральной оптики.
Список использованных источников.