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内容简介

本书是集成光学方面的一本经典著作，全书共22章，重点论述了集成光学用光波导、耦合器、调制器、激光器、探测器等光电子器件的工作原理及制作工艺，介绍了聚合物和光纤集成光学、量子阱器件、微光机电器件、光子与微波无线系统、纳米光子学等前沿研究，概述了集成光学的应用和发展前景。各章重点阐述物理概念和工程计算，避开复杂的数学推导，理论精辟，内容新颖，简明扼要，深入浅出。每一章末尾列出了主要参考资料并附有习题。

作者简介

美国特拉华大学电子与计算机工程教授，1967年获康奈尔大学博士学位。1967年至1976年受聘于加州马利布休斯研究室；美国IEEE高级会士, OSA、APS和 SPIE会员。

目　　录

第1章导论
1.1 集成光学的优点
1.2 集成光路的衬底材料
习题
参考文献
第2章光波导模式
2.1 平面波导结构中的模式
2.2 光模理论的射线光学方法
习题
参考文献
第3章光波导理论
3.1 平面波导
3.2 矩形波导
习题

第1章  导论 1.1  集成光学的优点 1.2  集成光路的衬底材料 习题 参考文献 第2章  光波导模式 2.1  平面波导结构中的模式 2.2  光模理论的射线光学方法 习题 参考文献 第3章  光波导理论 3.1  平面波导 3.2  矩形波导 习题 参考文献 第4章  波导制作技术 4.1  薄膜沉积 4.2  掺杂原子置换 4.3  载流子浓度减小型波导 4.4  外延生长 4.5  电光波导 4.6  氧化 4.7  制作通道波导的方法 习题 参考文献 第5章  聚合物和光纤集成光学 5.1  聚合物的类型 5.2  聚合物工艺 5.3  聚合物波导互连的应用 5.4  聚合物波导器件 5.5  光纤波导器件 习题 参考文献 第6章  光波导的损耗 6.1  散射损耗 6.2  吸收损耗 6.3  辐射损耗 6.4  波导损耗的测量 习题 参考文献 第7章  波导输入和输出耦合器 7.1  光耦合原理 7.2  横向耦合器 7.3  棱镜耦合器 7.4  光栅耦合器 7.5  楔形耦合器 7.6  楔形模斑转换器 7.7  光纤波导耦合器 习题 参考文献 第8章  波导间耦合 8.1  多层平面波导耦合器 8.2  双通道定向耦合器 8.3  端接耦合脊形波导 8.4  分支波导耦合器 8.5  光纤耦合器和分束器 习题 参考文献 第9章  电光调制器 9.1  调制器和开关的基本工作特性 9.2  电光效应 9.3  单波导电光调制器 9.4  双通道波导电光调制器 9.5  MachZehnder型电光调制器 9.6  使用反射或衍射的电光调制器 9.7  波导调制器与体电光调制器的比较 9.8  行波电极结构 习题 参考文献 第10章  声光调制器 10.1  声光效应的基本原理 10.2  拉曼奈斯型调制器 10.3  布拉格型调制器 10.4  布拉格型光束偏转器和光开关 10.5  声光调制器和偏转器的性能特征 10.6  声光移频器 习题 参考文献 第11章  半导体光发射的基本原理 11.1  晶体中光产生和吸收的微观模型 11.2  半导体中的光发射 11.3  激光 习题 参考文献 第12章  半导体激光器 12.1  激光二极管 12.2  隧道注入式激光器 12.3  聚合物激光器 12.4  用于发射新波长的新型半导体材料 习题 参考文献 有关半导体激光器基本原理的补充阅读资料 第13章  光放大器 13.1  光纤放大器 13.2  非光纤离子掺杂光放大器 13.3  半导体光放大器 13.4  离子掺杂光纤放大器与半导体光放大器的比较 13.5  增益均衡 13.6  光纤激光器 习题 参考文献 有关光放大器的补充阅读资料 第14章  异质结结构限制场激光器 14.1  异质结激光器的基本结构 14.2  异质结激光器的性能特征 14.3  发射波长的控制 14.4  先进结构异质结激光器 14.5  可靠性 14.6  垂直腔激光器 习题 参考文献 有关异质结激光器的补充阅读资料 第15章  分布式反馈激光器 15.1  理论考虑 15.2  制作技术 15.3  性能特征 15.4  纳米DFB激光器 习题 参考文献 第16章  半导体激光器的直接调制 16.1  直接调制的基本原理 16.2  激光二极管的微波频段调制 16.3  单片集成的直接调制器 16.4  放大激光调制 16.5  量子点激光器的直接调制 16.6  激光二极管微波调制的未来前景 习题 参考文献 有关激光二极管调制的补充阅读资料 第17章  集成光探测器 17.1  耗尽层光电二极管 17.2  特殊光电二极管结构 17.3  改进光谱响应的方法 17.4  限制集成光探测器性能的因素 习题 参考文献 第18章  量子阱器件 18.1  量子阱和超晶格 18.2  量子阱激光器 18.3  量子阱调制器和开关 18.4  量子阱探测器 18.5  自电光效应器件 18.6  光电集成回路中的量子阱器件 习题 参考文献 有关量子阱的补充阅读资料 第19章  微光机电器件 19.1  基本力学方程 19.2  薄膜器件 19.3  悬臂梁器件 19.4  扭力器件 19.5  光学元件 19.6  MOEM的未来发展方向 19.7  硅的力学特性 习题 参考文献 第20章  集成光学的应用与发展趋势 20.1  光集成回路的应用 20.2  光电集成回路 20.3  通信器件与系统 习题 参考文献 第21章  光子与微波无线系统 21.1  光子技术与微波技术的融合 21.2  射频与微波信号的光纤传输 21.3  利用光学技术产生微波载波 21.4  未来规划 习题 参考文献 第22章  纳米光子学 22.1  尺度 22.2  电子和光子的性质 22.3  光子和电子的限制 22.4  光子晶体 22.5  纳米结构的制作 22.6  纳米结构的定性和评价 22.7  纳米光子器件 22.8  集成光学和纳米光子学的未来规划 习题 参考文献 中英文名词对照表

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前　　言

美国特拉华大学电子与计算机工程教授，1967年获康奈尔大学博士学位。1967年至1976年受聘于加州马利布休斯研究室；美国IEEE高级会士, OSA、APS和 SPIE会员；已发表论文150余篇，持有专利18项，出版专著2部。
叶玉堂电子科技大学教授、博士生导师；1970年本科毕业于北京大学物理系；1981年获电子科技大学工学硕士学位，1986年作为访问学者由国家教委选派到美国Delaware大学留学。已在Appl. Phys. Lett.、Rev. Sci. Instrum.、《物理学报》、《光学学报》等国内外重要学术期刊和学术会议发表学术论文270余篇，其中SCI收录30余篇，EI收录140余篇，最多单篇下载已超过两千次，最多单篇引用上百次；已完成或在研课题共计50余项，获授权专利近50项，其中绝大多数为发明专利；获四川省科技进步奖、电子部科技进步奖和成都市科技进步奖共8项；出版专著、教材、译著共4本，其中《幾何光學/Principle of Optics》经中国台湾“国立交通大学”陈浩中教授译成繁体字后在国际范围发行；培养博士、博士后近20名，硕士100多名。
Preface to the Chinese Edition

美国特拉华大学电子与计算机工程教授，1967年获康奈尔大学博士学位。1967年至1976年受聘于加州马利布休斯研究室；美国IEEE高级会士, OSA、APS和 SPIE会员；已发表论文150余篇，持有专利18项，出版专著2部。
本书讨论光电子器件及其在集成光学和光纤系统中的应用，重点介绍光电子器件如何工作的物理机理及其在各种领域中的应用；为解释一些科学现象和工程原理，给出了必要的数学公式推导和设计方程演变，但尽力避免因烦琐的数学推导反而模糊了一些重要概念；引用了一些学术期刊的插图和文献，以展示相关理论与当代产业重要课题的关联。第六版对所有篇章进行了更新和修订，而且新增一章来讨论纳米光子学。每一章的末尾附有习题，以扩展学生的学术视野。科学家、工程师、学生和工程管理者都可以利用这本书，以了解集成光学的理论架构和前沿技术。
译者简介 叶玉堂  电子科技大学教授、博士生导师；1970年本科毕业于北京大学物理系；1981年获电子科技大学工学硕士学位，1986年作为访问学者由国家教委选派到美国Delaware大学留学。已在Appl. Phys. Lett.、Rev. Sci. Instrum.、《物理学报》、《光学学报》等国内外重要学术期刊和学术会议发表学术论文270余篇，其中SCI收录30余篇，EI收录140余篇，最多单篇下载已超过两千次，最多单篇引用上百次；已完成或在研课题共计50余项，获授权专利近50项，其中绝大多数为发明专利；获四川省科技进步奖、电子部科技进步奖和成都市科技进步奖共8项；出版专著、教材、译著共4本，其中《幾何光學/Principle of Optics》经中国台湾“国立交通大学”陈浩中教授译成繁体字后在国际范围发行；培养博士、博士后近20名，硕士100多名。
 
李剑峰  博士，教授、博士生导师。2003年于四川大学物理科学与技术学院获光学专业博士学位，同年进入电子科技大学光电信息学院任教。2011年5月至2012年5月在澳大利亚悉尼大学从事访问研究。2013年3月至2015年3月在英国阿斯顿大学任研究员。2011年、2013年和2014年分别入选“欧盟FP7玛丽居里学者”，“教育部新世纪优秀人才计划”和“四川省千人计划”。现主要从事非线性光纤光学、光纤激光及光纤传感、集成光学的教学和科研工作。自2008年以来，一直主讲“光纤光学”的硕士、博士研究生课程和“物理光学”的本科生课程。作为项目负责人和研究骨干主持了自然科学基金、国家863计划、总装备部预研、中国博士后特别资助项目等科研课题20余项。为IEEE高级会员，中国光学工程学会委员、中国宇航学会光电专委会委员。近5年来以第一或通信作者发表SCI收录期刊40余篇，申请国家发明专利12项，并为21个国内外重要刊物的审稿人。
 
贾东方  博士，副教授，博士生导师。2002年于天津大学精密仪器与光电子工程学院获物理电子学专业工学博士学位，同年进入天津大学仪器科学与技术博士后流动站从事博士后研究工作，2004年出站后留校任教。现主要从事光纤通信与光纤传感、非线性光纤光学、集成光学的教学和研究工作。自2005年以来，一直主讲“非线性光学”“光脉冲技术”硕士、博士研究生课程和“光纤通信及系统”“集成光学”“光通信实验”本科生课程。作为项目负责人或研究骨干主持或参加了国家自然科学基金、国家973计划、天津市自然科学基金、天津市科技攻关培育项目等科研课题10余项。近10年来，以第一作者（通信作者）在国内外重要期刊和国际会议上发表论文30余篇，翻译出版国外著名教材和专著多部，总计600多万字。 Preface to the Chinese Edition     This book is an introduction to the theory and technology of integrated optics and photonics for graduate students in electrical engineering, and for practicing engineers and scientists who wish to improve their understanding of the principles and applications of this continually growing field. This growth has been driven mainly by the vast expansion of worldwide telecommunications and data transmission networks, which has created a strong demand for inexpensive, yet efficient and reliable, integrated optic components. Nowhere has this growth been more apparent than in the Peoples Republic of China. As a result, I believe, there has been much interest in this book among the scientists and engineers of China, dating back to its first publication in 1982. Over the years the book has been updated with new editions about every five years to include new areas of the general field of integrated optics and photonics that have gained prominence. A total of six new chapters have been added to the original sixteen of the first edition. The most recent, Chapter 22 Nanophotonics, describes the progression from micrometer-sized elements to those with dimensions on the order of nanometers, such as quantum wires, quantum dots and photonic crystals. I have been fortunate to be able to visit China, first in 1985 and later in 2006, to discuss progress in integrated optics with professors and students from a number of universities. They were very gracious hosts, and I formed many solid friendships, particularly with Professor Shuqi Liu and Professor Yutang Ye at the University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) in Chengdu. Also I was very pleased to learn that Professor Yutang Ye and his colleague Dr. Jianfeng Li, of that university, had been chosen to manage the translation procedure and quality for this edition. I have enjoyed working with them to facilitate its production. Because of the publication of the Chinese version of my book, I believe that there will be more readers in China. The efforts the translators and China Publishing House of Electronics Industry have made are sincerely appreciated. Newark, DE April 2010R. G. Hunsperger
本书主要介绍了集成光学和光电子学的理论和技术， 它适合电子工程专业的研究生以及希望对这一持续发展领域的原理和应用有更深理解的在业工程师和科学家。全世界电信和数据传输网络的大量扩展， 产生了对廉价、高效、可靠集成光电器件的强烈需求， 从而推动了集成光学的发展。中国在这方面的发展最为显著。因此， 我相信， 很多中国科学家和工程师对本书的浓厚兴趣应该可以追溯到1982年本书在中国的首次出版。 这些年来， 本书一直与时俱进， 大约每隔5年都会有更新的版本问世， 以增加最近几年集成光学和光子学中长足发展的新领域。最初的第一版含16章， 总计已经新增6章。最近新增的第22章纳米光子学主要介绍量子线、量子点和光子晶体一类微纳元件的进展。 我有幸于1985年和2006年先后两次访问中国， 与几所大学的教授和学生交流集成光学的进展。他们都非常热情好客， 我还结识了很多

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