第一章 绪论
1.1 从微电子到光电子
1.1.1以电子为信息载体的微电子技术，在线宽减小至深纳米尺度时的瓶颈：
1）电互连的固有局限使芯片发热量迅速增加，引起串扰、噪声、功耗、时延等问题，阻碍器件的正常工作 2）线宽减小的工艺极限 3）量子效应引起的相邻导线之间的量子隧穿
1.1.2集成光路的发展
> 与电子相比，光子作为信息载体的优势：
1）更大带宽、更高速率 — 光子没有静止质量，光子之间也几乎没有干扰，光的不同波长可用于多路同时通信
2）光信号处理速度很高，不受电磁场干扰
> 集成光路：利用光波导，将光发射、光耦合、光传输、光调制、光逻辑、光处理、光接收等器件连接在一起，集成到同一基底上构成的具有一定独立功能的微型光子学系统
> 集成光路的优点 / 比较 / 瓶颈：
1）优点：信号带宽大，容易实现密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM利用不同波长作为独立信息通道，在同一根光纤或同一光子芯片中，同时传输多个光信号的复用技术），尺寸小，重量轻，功耗小，成批制备成本低，可靠性高。
2）和集成电路的比较
3）瓶颈：没有统一的标准化制备技术，导致制备成本很高，存在以下研究热点
1.1.3光电子集成
1）光信号通过光纤与波导直接耦合的方式与外界相连
1.2 硅基光电子学的发展
1.2.1硅基光电子学// 硅材料的优势：
1.2.2硅基光电子学的发展
硅材料先天缺陷：1）间接带隙→发光效率低2）没有Pockels效应→不能直接进行高速电光调制
> 三个突破
1）调制器突破 — 等离子体色散效应（Plasma Dispersion Effect）
改变自由载流子浓度→改变折射率→调制光
2）光源突破 — 外部光源 / 混合集成 / 硅激光
（硅本身不会发光，关键在于如何在硅平台上得到高质量光源）
3）探测器突破 — Ge-on-Si
> 高集成硅光时代 Photonic Integrated Circuit
> 研究热点（为减小器件尺寸，突破衍射极限）：光子晶体，表面等离激元
1.2.3硅基光电子集成
- 三个方面的限制
1）光子器件和电子器件的结构设计是否兼容
2）工艺是否兼容
3）需要各种波导结构实现光的互连，如何集成波导结构
- 两种可参考的集成方案
1）光电混合集成
2）单芯片集成
1.3 硅基光电子学的应用
1）通信与互连 2）非线性光学效应 3）传感 4）片上实验室......