光子学器件与工艺
光子学和光电信息技术的研究
光子学和光电信息技术的研究光子学和光电信息技术是近年来备受关注的重要领域，它们以光子学和光学为切入点，涉及到电子学、材料科学、计算机科学等多个学科，具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。
一、光子学的研究光子学是研究光和光学器件的学科，它包括了光的发射、传播、接收、控制和利用等方面。
现代光子学是一门综合性学科，涵盖了许多领域，如光电子学、量子光学、光通信等。
光子学的发展与现代信息技术的发展密不可分，它的兴起具有革命性的意义。
光子学的研究涉及到许多方面，如材料制备、器件制备、光学设计、光谱学、显微学等。
在材料制备方面，光子学研究主要涉及到材料的制备、表征和性能研究，如光子晶体、光学陶瓷、红外材料、量子点等。
在器件制备方面，光子学研究主要涉及到光电器件、光通信器件、光电子学器件等。
在光学设计方面，光子学研究主要涉及到光学系统设计、光学成像、激光技术等。
在光谱学方面，光子学研究主要涉及到光谱分析、光谱传感、光谱成像等。
在显微学方面，光子学研究主要涉及到全息显微、共焦显微等。
光子学的研究在通信、传感、医学等领域中有广泛的应用，如光纤通信、激光加工、光电子设备等。
同时，光子学已成为世界范围内的热门研究领域，吸引着全球的科学家、研究人员和企业。
光子学的应用前景非常广阔，它将深刻地改变人们的生活和工作方式，推动现代科技的发展。
二、光电信息技术的研究光电信息技术是一门涉及到光学、电子学和计算机科学等多学科的技术，它主要研究光电子器件、光电传感器、光电显示器和光计算机等方面的技术应用。
光电信息技术的发展，令电子技术与光学技术得以融合发展，实现了更广阔的应用场景和更高的物质性能。
光电信息技术研究领域主要包括了器件研究、系统集成和工艺创新等方面。
在器件研究方面，光电信息技术的研究重点是构建高灵敏度、高精度、高速度的光电子器件，如探测器、激光器和光纤等。
在系统集成方面，光电信息技术研究重点是集成多种光电子器件，实现多功能、高精度、高可靠性的光电子系统，如光纤通信系统、光电显示器等。
光子学技术在微纳光子学与光子芯片领域的应用原理与器件设计
光子学技术在微纳光子学与光子芯片领域的应用原理与器件设计近几十年来，光子学技术的快速发展为微纳光子学与光子芯片领域带来了巨大的变革和进步。
光子学技术以光子作为信息传输媒介，通过光的特性来实现高速、大容量、低能耗的信息处理和传输，成为解决当前电子技术瓶颈的重要选择。
在微纳光子学与光子芯片领域，光子学技术的应用原理与器件设计起到了关键作用。
光子学技术的基本原理是利用光的波粒二象性来实现信息处理和传输。
在微纳光子学领域，光子会与微纳尺度的光学结构（如光波导器件和微腔）相互作用，从而实现光的控制与调制。
这种控制与调制的基本机理涉及到材料的非线性光学特性、光波导的模式耦合、微腔的共振效应等。
通过对这些基本机理的理解，研究人员可以设计出各种各样的微纳光子学器件。
光波导器件是微纳光子学与光子芯片领域中最重要的器件之一。
光波导器件是利用光的全反射效应，在光学材料中制作出特定的光导道结构，实现光的传输和转换。
光波导器件主要包括波导、耦合器、分束器等。
波导是将光引导在光学材料中的光导道，可以实现光信号的传输。
耦合器用于将光的能量从一个波导传输到另一个波导。
分束器用于将一个入射光信号分成两个或多个出射光信号。
这些器件的设计需要考虑到波导结构的材料特性、波导的传输特性、光的模式耦合效应等多个因素，以实现高效率、低损耗的光的传输和转换。
微腔是另一个微纳光子学与光子芯片领域中重要的光学器件。
微腔是利用光在特定尺寸的圆形或者方形腔体中的共振效应来实现光的定向传输和调制的器件。
微腔可以根据腔体的尺寸和材料的选择来调整光的共振频率，实现对特定波长光的选择性传输。
微腔还可以通过适当的结构设计，实现光的耦合和分离，从而实现光信号的调制和控制。
微腔的设计需要考虑到腔体的材料特性、腔的尺寸和形状、腔的耦合效率等方面的因素。
在微纳光子学与光子芯片领域，光子学技术的应用不仅局限于光波导器件和微腔，还包括其他一系列器件和技术。
例如，光子晶体可以通过周期性的介质折射率分布，实现对光的频谱选择和调制。
光电子材料与器件研究
光电子材料与器件研究光电子学是一门研究光电子材料和器件的学科，它涉及到光、电、磁、声等多种形态的能量交换和转换，是现代信息技术和能源技术发展的重要基石。
光电子材料和器件的研究一直是人们关注的焦点，因为它们对于促进社会发展和改善人类生活起着重要作用。
一、光电子材料1.半导体材料目前，光电子器件中最常用的材料是半导体材料，它具有很高的电子迁移率和较小的禁带宽度，可以实现电子与光子之间的高效转换。
在半导体材料中，硅材料最为常用，但是它的光电转换效率并不是特别高，因此人们正在寻找更加优越的半导体材料，例如III-V族半导体材料、II-VI族半导体材料等，它们具有较高的光电转换效率、高速和可靠性。
2.光学材料光学材料是指能够控制和改变光信号传输、转换、形态变化的材料，如光纤、光晶体、光学盘等。
光学材料的研究主要包括光学特性的探究和材料加工工艺的研发，以及应用领域的探索，如光通信、光存储、激光等。
3.导电材料导电材料是指具有良好的电导率和光透明性的材料，如氧化锌、导电膜等。
在透明导电材料的研究中，由于对于电子迁移率和光学性质的严格要求，其研究难度较大，但是其应用场景非常广泛，例如透明电子器件、太阳能电池等。
二、光电子器件1.太阳能电池太阳能电池是将光能转化为电能的一种器件，它是利用光生电效应将太阳辐射能转化为电能。
太阳能电池的核心是太阳能电池芯片，其主要由n型半导体和p型半导体构成，并在其表面形成pn结。
随着太阳能电池技术的不断发展，其效率不断提高，已广泛应用于民用领域。
2.激光器激光器是一种将电能转化为光能的器件，其主要应用于通讯、医学、工业等领域。
激光器是由激光介质、激发源和反射镜等组成，其特点是单色性强、光束聚焦度高、功率密度大、能量稳定性好。
3.光通信器件光通信器件是利用光学原理实现光信号传输的器件，其主要包括光纤、光放大器、光开关等。
随着信息时代的到来，光通信器件应用场景越来越广泛，例如超高速光纤通信、光无线通信、数据中心互联等。
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
微波光子学中的封装和制作技术
微波光子学中的封装和制作技术微波光子学是目前光电子学和微波电子学交叉的一个新兴的领域，是一种实现高频、宽带、低噪声和高灵敏度的器件的技术。
而微波光子学中的封装和制作技术则是实现这些器件的必要条件。
一、微波光子学中的封装技术封装是微波光子学中非常重要的一个环节，其主要目的是为了保证器件的性能和稳定性。
微波光子学中的封装技术主要分为两种类型，分别是面向封装和体向封装。
1. 面向封装面向封装是将微波器件直接封装在芯片的表面上，可以实现非常小的器件尺寸。
该封装方式主要应用于小型化的光电外延片、微型结构等器件中。
2. 体向封装体向封装是将微波器件封装在具有成形能力的模具中，将模具内的微波器件进行成型并进行真空封装。
该封装方式主要应用于高频器件、高温、高压和低温等极端工作环境下的器件。
二、微波光子学中的制作技术微波光子学器件的制作技术在保证器件性能和稳定性的同时，还要满足成本因素和生产效率。
微波光子学的制作技术主要包括单片集成制作技术、深刻蚀刻技术和光束刻蚀技术。
1. 单片集成制作技术单片集成制作技术是在微观范围中将不同器件采用同样的加工工艺进行制作，从而实现不同的任务和功能。
该技术主要是通过利用现代的超大规模集成电路提供的制始能力以及MEMS技术，将光芯片与微波芯片结合到一块单片中。
在单片上通过光电器件和微波器件的集成，实现更加高效的传输和控制功能，大大提升整个系统的传输速度和控制性能。
2. 深刻蚀刻技术深刻蚀刻技术是一种较为常用的微波光子学制作技术。
该技术主要通过使用高能量离子束作为蚀刻源，将离子束和芯片表面相互作用来剥离薄膜制造出微细的芯片或线路。
这样可以制作出规则和非规则的微波元器件，同时有效的降低器件的损耗。
3. 光束刻蚀技术光束刻蚀技术是一种利用高亮度的激光束进行直接刻蚀的微波光子学制作技术。
该技术利用激光束在芯片表面进行直接刻蚀，制作出的微细芯片或线路形状的精度和表面的质量都较高。
该技术特别适用于制造高频金属线路板和微波天线等高精度的微波器件。
微波光子学中的器件构造与性能研究
微波光子学中的器件构造与性能研究微波光子学是指将微波和光子学有机结合的学科，目的是设计高效、高速、高灵敏度的微波光子器件，应用于通信、雷达、天文学等领域。
在这个领域中，器件构造和性能研究的重要性不可忽视。
本文将讨论微波光子学中器件构造和性能研究的进展。
I. 模式锁定光纤激光器模式锁定光纤激光器是微波光子学中的重要器件之一，由于其优异的调制特性和噪声低的特点，已经逐渐被广泛应用于毫米波和亚毫米波通信系统中。
目前，模式锁定光纤激光器的制造一般采用飞秒激光脉冲模板法（Femtosecond laser pulse inscription）。
II. 光纤环路反馈器光纤环路反馈器是一种通信类光纤传输的重要器件，在微波光子学中也有广泛的应用。
它可以将一束入射光的一部分不断地反射回去，形成一个环路。
当反射光与入射光同相，就会放大能量；反之，就会抑制能量。
该器件的性能取决于光纤的长度、反射率、入射角和相位差等因素。
III. 光纤光栅光纤光栅是微波光子学中另一个重要的器件，广泛应用于光谱、波长转换和波导等领域。
该器件将光传输到纤芯和包层之间的耦合区域，通过调节耦合区域的结构来实现光的反射或透过。
该器件的性能取决于光纤的直径、折射率、耦合区域的长度和强度等因素。
IV. 光纤微环谐振器光纤微环谐振器是一种微型化器件，结构类似于光纤环路反馈器，它将光传输到环路中，并通过调节环路大小和六臂耦合器的调制来实现光谱滤波和波长选择。
该器件的性能取决于光纤环路的尺寸和形状等因素。
V. 利用量子点的微波光子探测器量子点是人工合成的极小尺寸半导体颗粒，具有高度的光电学性质，能够实现光电转换。
利用量子点，可以制造微波光子探测器，这些探测器具有超高的探测灵敏度和高速响应，可以用于雷达和卫星通信等领域。
VI. 结论微波光子学是一个快速发展的领域，其中器件构造和性能研究是关键。
本文介绍了几种常见的微波光子器件，并探讨了它们的结构和性能。
相信，在未来，微波光子学将会继续迎来新的发展和突破，为通信、雷达、天文学等领域带来更多的机遇和挑战。
硅基光子学的原理与光学器件研究
硅基光子学的原理与光学器件研究光子学作为一门研究光的行为和性质的学科，一直以来都备受关注。
而在光子学的发展过程中，硅基光子学成为了一个热门的研究领域。
本文将介绍硅基光子学的原理和光学器件研究，探讨其未来的发展前景。
硅基光子学的理论基础源于硅的特殊物理性质。
硅是一种广泛应用于集成电路制造的材料，它具有高折射率、高导热性和低色散等优势。
这些特性使得硅材料非常适合用于光学器件的制造，尤其是在通信领域。
在硅基光子学中，硅波导是一种常见且重要的元件。
硅波导可以通过制造一定形状和深度的结构来控制光的传播。
通过光波在波导内部的传播，可以实现光的引导和耦合，从而实现光的传输和调控。
硅波导的制造通常使用微电子加工工艺，与集成电路的制造方式类似。
硅波导还可以实现光的调制。
通过将电信号转化为光信号，然后通过控制光的强度来实现信号的调制。
这种调制方式被广泛应用于光通信系统中，能够实现高速、大容量的数据传输。
硅基光子学在光通信领域有着巨大的应用潜力。
除了硅波导，硅基光子学还涉及到其他一些重要的器件，如光调制器、光开关和光放大器等。
光调制器可以通过控制光的相位和强度来实现光信号的调制。
光开关可以在不同的路径之间切换光的传输，实现光信号的路由和分配。
光放大器可以将光信号放大，增强光的信号强度。
硅基光子学的研究还涉及到一些新兴的领域，如量子光学和光子计算等。
量子光学研究光与物质之间的相互作用，利用光的量子特性来实现量子计算和通信。
硅基光子学可以提供一个制备和控制光量子态的平台，为量子信息处理提供了新的可能。
光子计算是一种新颖的计算方式，利用光的优势来实现快速、高效的计算。
硅基光子学可以提供光子计算中所需的光源、耦合器和光学器件等基础设施。
光子计算的潜力巨大，有望成为未来计算的重要技术之一。
虽然硅基光子学有着广泛的应用前景，但也面临着一些挑战。
例如，硅材料的光学非线性较弱，这在一定程度上限制了硅基器件的性能。
此外，硅基光子学的制造成本较高，这也限制了它在某些领域的应用。
纳米光子学
29
21世纪初科技发展的总趋势
• 一个兴起：光子学与纳米科学与技术； • 二个焦点：
环境，பைடு நூலகம்源；
• 三个关注：
地球科学，海洋科学，空间科学；
• 四个支撑：
信息技术，材料技术，制造技术，生命科学技术
30
纳米光子学的未来应用：
磁存储
12
• 回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：
物理学的两个孪生分支——电学和光学，它们 的发展历程是相似的且又是相辅相成的。
• 光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的
一门新兴学科
13
基础学科 电学
（18世纪开始） 电磁场理论
电子物理学
（20世纪开始） 电子管与电子线路理
论
光学
（18世纪开始） 基于自发辐射光源
静态随机存取存储器(SRAM)芯片。
Dr.Gordon E. Moore CMOS芯片制造工艺极限5nm---预计2017年制程达3nm
20
摩尔定律何时了
芯 片 集 成
• “任何指数函数一 度 旦外推到一定程度 10亿 都会遇到阻碍。
• ……我们不可能做得 更小了。”
• -----戈登·摩尔
2017年
-------
1
纳米光子学简介
• 学科的形成：
1.科学技术的进步，一种新的集成工艺；
• 学科的定义：
2.纳米光子学是研究在纳米尺度上光与物
质相互作用的一门学科。利用近场光学对纳米 器件进行设计制造和运用的技术 ，属于光子学 的分支。
内容分类：
1. 在纳米尺度上限制物质 2. 在纳米尺度上限制波的辐射 3. 在纳米尺度上的光学加工
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e : 电子;
p : 光子;
e* : 被调制的电子, 光电子;
26
p* ：被调制的光子； E: 电源; O: 光源
p
E
e* e
(c)
这是光电结合，即光 电子过程。 光电探测器及各种光 电通信接受系统等。
e : 电子;
p : 光子;
e* : 被调制的电子, 光电子;
27
p* ：被调制的光子； E: 电源; O: 光源
2 光子学器件
• 光子学是研究作为信息和能量载体的光子及其 应用的一门技术性科学。 • 它涉及光子的产生、传输、探测、控制、转换、 存储、显示等，并由此形成了诸多相关的器 件，即光子器件，它是光子学与技术的重要基 础。 • 人们仿效电子学，将光子器件大体上划分为有 源(Active)与无源(Passive)器件两大类，也可按 其功能划分，将其划分为光子源器件、控制器 件、探测器件、存储器件与显示器件等。
光子学器件与工艺
复旦大学信息学院 光科学与工程系
1
主
讲：张荣君
办公室：微电子搂B202室 电 话：6564 3559 E-mail：rjzhang@
2Leabharlann 参考书：• 光纤通信用光电子器件和组件 • 光纤通信网新型光无源器件 • 光纤通信用光电子器件制作 工艺基础 • 光无源器件 • Fibre Optic Communication Devices
20
特征 静止质量 运动质量 传播特性 传播速度
电子 mo me 0 hv/c2
光子
不能在自由空间传播 能在自由空间传播 小于光速(C) 等于光速(C)
有一定的类时间可逆 时间特性 有时间不可逆性 性 空间特性 高度的空间局域性 不具空间局域性 粒子特性 费米子(服从费米统计) 玻色子(服从玻色统计) 电荷 -e 0 取向特性 两个自旋方向 两个偏振方向 表二 电子与光子的主要差别
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电子学 1897年 汤姆逊(Thonlson)发现电子 1910年 在文献中开始出现"电子学" 1947年 发明晶体管 1959年 集成电路概念 1961年 集成电路进入商用 1965年 摩尔定律：集成度（芯片上 集成的晶体管数量）每18~24个 月翻一番
光子学 1906年爱因斯坦(Einstein)提出光子学说 1952年 在文献中开始出现"光子学" 1960年 发明激光器 1969年 集成光学概念 1978年 光电子集成样品 1976年 光纤通信进入商用1977年 1993年 波分复用（不同波长在同一光 纤中的集成）
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在信息领域电子学与光子学的结合模式
e
O
e* e
(a)
这是全电子（ee）的 过程，光（O）起辅 助作用。 如：太阳能电池供电 的各种电子设备。
e : 电子;
p : 光子;
e* : 被调制的电子, 光电子;
25
p* ：被调制的光子； E: 电源; O: 光源
p
E
p* p
(b)
这是全光子（pp） 的过程，电（e）起 辅助作用。 如：各种光子源（激 光器等）。
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光子具有的优异特性
• • • • • • • 1 极高的信息容量和效率 2 极快的响应能力 3 极强的互连能力与并行能力 4 极大的存储能力 5 极高的保密性 6 光子传输耐高温性 7 光器件可借助微电子工艺
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光子学与电子学
• 电子与光子是当今和未来信息社会的两个最 重要的微观信息载子，对它们的研究分别隶 属于电子学与光子学的范畴。 • 正如电子与磁的并行性与互补性一样，光子 学与电子学有很好的并行性与互补性。光子 技术离不开电子技术。 • 深入了解这一客观规律，对发展光子学与光 子产业具有重要意义。
p
E
p* e
(d)
这是光电结合，即光 电子过程。 电致发光及各种电视 接受系统等。
e : 电子;
p : 光子;
e* : 被调制的电子, 光电子;
28
p* ：被调制的光子； E: 电源; O: 光源
光子学研究的重要意义
• 国外 • 中国
29
光子学的重要分支学科 及其发展
30
光子学主要分支学科有：
3
《光纤通信系统》 顾畹仪、李国瑞 编著 北京邮电大学出版社 《光纤通信系统》杨祥林 编著 国防工业出版社 Fundamentals of Photonics
by B.A.Saleh and M.C.Teich John Wiley & Sons Inc. 《太阳能光伏发电技术》，沈辉 曾祖勤 主编 化学工业出版社 《光纤光栅：原理、技术与传感应用》 李川 张以谟 赵永贵 李立京编著 科学出版社
2010年 集成电路的特征尺寸将趋于 2010年 一根头发丝截面大小的光纤能 物理极限0.05um，一根头发丝截 复用1000或10000个不同的波长。使 面大小的芯片上将集成3,000,000 光纤束的总信息传输容量为每秒传 个晶体管，能完成一台PC机的功 送1000万亿bit的信息，相当于129亿 人通电话或传输5亿部电视节目。 能。
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• 光子技术：光子学是一门更具有技术科学性 质的学科，包括光子发生技术（激光技术）、 光子传输技术、光子调制技术与开关技术、 光子存储技术、光子显示技术等；
• 光子学的重要应用领域：信息科学（新学科： INFOPHOTONICS）、生物或生命科学（新 学科： BIO-MEDOPHOTONICS ）、基础光 子学。
表三 电子学与光子学的简单历史
22
光子学与电子学的发展模式：非常相似
• 电子学： “电学→电子学→电子回路→电子集成→电子系 统→电子工程→电子产业” • 光子学： "光学→光子学→光子回路→光子集成→光子系 统→光子工程→光子产业"
23
光子学与电子学的结合
• 对光子的认识和利用还不成熟； • 无论在理论还是实践上，对电子的认识 和应用相当成熟； • 光子技术离不开电子技术。
• 1982年，世界著名的美国《SPECTRA》杂 志，改名为《PHOTONICS-spectra》。 • 我国老一辈龚祖同、钱学森等在1970年代：光 子学是与电子学平行的科学；光子学，光子技 术光子产业。 • 1994年，我国相关科学家在北京开会，对光子 学的有关问题展开讨论并取得共识。
16
光子学的定义：
• 光子学是研究作为信息和能量载体的光子行 为及其应用的科学。广义地：光子学是关于 光子及其应用的科学。 • 在理论上，它主要研究光子的量子特性及其 与物质（包括与分子、原子、电子以及光子 自身）的相互作用中出现的各类效益极其规 律；在应用方面，其研究内容主要包括光子 的产生、传输、控制以及探测规律等。
• 1 基础光子学，包括量子光学、分子光子学、 超快光子学、非线性光子学等； • 2 光子学器件，包括新型激光器、有源无源光 子器件等； • 3 信息光子学，包括导波（光纤）光子学、光 通信技术、光存储技术、光显示技术等； • 4 集成与微结构光子学，包括半导体集成光子 学、微结构光子学等； • 5 生物医学光子学，包括生物光子学、医学光 子学等。 31
1 基础光子学
• 在光子学形成和发展过程中，光子学在诸多技术领域 中的重要应用都建立在与光子产生、传输和探测有关 的基础上。基础光子学主要包括量子光学、分子光子 学、光量子信息论、超快光子学、非线性光学等几个 部分。 • 原子冷却与俘获、原子光学； • 量子计算机、量子通信、量子态的制备与检测； • 光电与电光转换器件（电致发光、微腔光学）、近场 光学（SNOM）； • 飞秒激光系统、超快超强激光物理； • 光学非线性新材料； 32
14
21世纪--蓬勃发展的光子学年代
• 1906年，爱因斯坦提出光子学说，用来解释光电效应； • 1970年，荷兰科学家波德沃尔特(Poldervaart)定义光子 学为“研究光子为信息载体的科学”，几年后他又补充为 “以光子作为能量载体的”也应属光子学的研究范畴；
• 1976年，美国物理学公报(Physics Bulletin)给出“光子学” 定义为“与电子学相似，光子学是描述光子在信息传输 中的应用，包括光子束的产生、波导、偏转、调制、放 大、成象处理、存贮和探测”。 • 贝尔实验室Ross教授：电子学是“关于电子的科学”，光 15 子学是“关于光子的科学”。
• 集成电路技术的成熟及其产业化，为改变人类 文明进程做出了巨大贡献。在我们的生活中， 到处是“电子”：电子信箱、电子计算机、电子 商务、电子游戏、电子对抗、电子侦察机、电 子手套、电子靴。离开了微电子，我们难以想 象人类社会将成为什么样子。 • 但是，随着微电子技术研究的不断深入，该技 术的发展和应用遇到了难以逾越的障碍：摩尔 (G·Moore)定律！事实证明了摩尔定律的准确 性，但也同时显现出集成电路技术趋于物理极 限。
11
Todays transistors in the nano-era
cheaper
faster
12
more
年份 1970年 1985年 2000年 2010年
特征尺寸 10μm 1μ m 0.1μm 0.05μm
头发丝截面尺寸上的奇迹 相当于在一根头发丝的截 面上能集成5个晶体管 相当于一根头发丝截面上 能集成500个晶体管 相当于一根头发丝截面上 能集成50000个晶体管 相当于一根头发丝截面上 能集成3,000,000个晶体管 表一
4
5
本课程讲义参考了多项他人 的学术论文、专著、教材或 讲稿等文献中的文字或图片 等内容。只用于课程教学的 目的，并仅提供给参加课程 学习的同学学习参考，没有 商业目的！授课教师向文献 版权人表示感谢！
6
绪
论：
• 光子学：发展及其分支
7
本节提纲：
从光电子与微电子相似的发展规律出发,阐述微 电子对于信息技术的重要作用以及对发展光电子 产业的启迪。