基于SOI波导的非线性光学研究是当前硅光子学领域的研究热点，在片上集成的光互连、光传感和光通信等方面发挥着重要的作用。《基于SOI波导的非线性光学效应及应用》在介绍国内外硅基非线性光学研究进展的基础上，给出了SOI波导器件仿真模拟的数值方法；完善了超快脉冲在SOI波导中的非线性传输的理论模型；研究了SOI波导中超连续谱的产生和色散波辐射现象；讨论了SOI波导中光参量过程；实现了中红外飞秒脉冲光参量放大器和宽调谐飞秒脉冲光参量振荡器；提出了基于后向四波混频效应的无腔镜皮秒光参量振荡器的理论模型；分析了SOI波导的双折射效应对脉冲传输的影响；描述了SOI波导在引入光学反馈机制和马赫－泽德干涉仪后的级联四波混频产生情况；从理论和实验上研究了掺铒锁模飞秒光纤激光器和光子晶体光纤参量振荡器。《基于SOI波导的非线性光学效应及应用》的最后部分是总结与愿望。
　　《基于SOI波导的非线性光学效应及应用》可供从事硅基光子学和非线性光学专业科研的工程技术人员阅读参考，也可作为超快光子学、微纳光子器件等相关专业的研究生教材使用。

　　《基于SOI波导的非线性光学效应及应用》：
　　SOI材料是国际上公认的新一代硅基材料，而SOI技术是能突破硅材料和硅基集成电路局限性的新技术，SOI材料的高速特性使得它在微处理器、高速通信、图像处理等领域获得了重要的应用。另外，SOI材料应用于恶劣环境的能力也很突出，成为很多关键领域不可替代的材料。近些年来，SOI材料在光学领域的发展很快，特别是在光通信领域。作为一种光学性质优良的结构材料，SOI材料可以用来制作硅基集成光电器件，用于高速宽带网络连接。目前，已经利用SOI技术和材料实现了大量光学波导无源器件的制作，如SOI波导（这也是《基于SOI波导的非线性光学效应及应用》中研究的重点）、耦合器、路由器、调制器、光开关、激光器和光发射一接收集成芯片等。此外，SOI材料还广泛应用于微机电系统器件，如微型传感器等。
　　作为一种集成电路的基础材料，SOI材料同时属于信息技术和新材料技术，具有广阔的商业前景。SOI材料仍然将在集成电路和光电子技术方面发挥其巨大的优势，由于篇幅关系，此处不讨论SOI材料在集成电路方面的应用前景，只描述SOI材料在光电子技术尤其是光子集成技术方面的发展趋势。
　　基于SOI的光子集成技术的核心是SOI波导器件，SOI波导的导波层硅层和包层二氧化硅（或空气）的折射率差别很大，由它们组成的波导对光的限制作用很强。因此，想在平面SOI波导中实现单模传输，导波层的厚度要小于0.3μm，这就导致了和外部单模光纤的耦合效率低下。为了解决这个问题，Soref提出了SOI矩形脊形波导的单模传输条件。
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第1章 绪论
1．1 光子学的产生和发展
1．2 硅光子学的发展
1．3 硅的材料性质
1．3．1 硅的晶体性质
1．3．2 硅的能带结构
1．3．3 硅的电学性质
1．3．4 硅的光学性质
1．4 SOI材料的特性及应用
1．4．1 SOI的制备方法
1．4．2 SOI的主要制备方法的比较
1．4．3 SOI材料的晶体质量
1．5 SOI材料的应用与发展趋势
1．6 SOI波导的结构和性质
1．7 SOI波导中的非线性光学效应及过程
1．7．1 克尔效应
1．7．2 自相位调制效应
1．7．3 交叉调制效应
1．7．4 受激拉曼散射效应
1．7．5 四波混频效应
1．7．6 双光子吸收效应
1．7．7 自由载流子吸收效应
1．7．8 自由载流子色散效应
1．8 SOI波导中的非线性光学效应及应用研究进展
1．9 本书主要研究内容和结构安排
参考文献

第2章 SOI波导与器件仿真数值算法
2．1 引言
2．2 FDFD方法
2．3 FDTD方法
2．4 FEM方法
2．5 BPM方法
2．6 小结
参考文献

第3章 SOI波导的模式和色散计算及调控
3．1 引言
3．2 SOI波导的材料色散
3．3 SOI波导的模式和色散的仿真计算
3．3．1 FDFD法仿真计算结果
3．3．2 FEM法仿真计算结果
3．3．3 BPM法仿真计算结果
3．4 SOI波导的色散调控
3．5 小结
参考文献

第4章 SOI波导非线性光学效应的理论框架
4．1 引言
4．2 理论模型的基本形式
4．3 小结
参考文献

第5章 SOI波导中超连续谱产生研究
5．1 引言
5．2 理论模型
5．3 数值计算方法
5．3．1 分步傅里叶方法
5．3．2 阶龙格-库塔方法
5．4 SOI波导结构设计及色散特点
5．5 数值模拟结果
5．6 小结
参考文献

第6章 SOI波导中色散波辐射及其描述
6．1 引言
6．2 SOI波导中色散波辐射及孤子捕获的数值模型
6．3 数值结果及讨论
6．4 小结
参考文献

第7章 SOI波导中光参量放大研究
7．1 引言
7．2 SOI波导中光参量放大的物理过程
7．2．1 硅材料中的三阶非线性极化
7．2．2 SOI波导中的非线性耦合方程组
7．2．3 SOI波导中参量放大过程中的相位匹配
7．3 SOI波导色散调控和分析
7．4 数值模拟结果
7．5 小结
参考文献

第8章 SOI波导中光参量振荡研究
8．1 引言
8．2 SOl波导中光参量振荡的物理过程分析
8．2．1 SOI波导中参量放大过程中的相位匹配
8．2．2 宽调谐飞秒SOI波导光参量振荡器的方案设计
8．3 宽调谐SOI波导飞秒光参量振荡器数值计算结果
8．4 小结
参考文献

第9章 SOI波导中无腔镜光参量振荡研究
9．1 引言
9．2 SOI波导中皮秒非简并FWM无镜光参量振荡器的理论模型
9．3 数值模拟结果及讨论
9．4 小结
参考文献

第10章 SOI波导中脉冲传输及脉冲捕获的数值研究
10．1 引言
10．2 波导设计和色散调节
10．3 理论模型
10．4 数值模拟结果和讨论
10．5 小结
参考文献

第11章 SOI波导中级联四波混频产生研究
11．1 引言
11．2 SOI波导中级联四波混频的物理机制和理论模型
11．3 SOI波导中级联四波混频的数值模拟结果
11．3．1 SOI波导的结构特点
11．3．2 SOI波导中级联四波混频的模拟方法和数值结果
11．4 小结
参考文献

第12章 硫系化合物波导中基于光学反馈和马赫-泽德干涉仪的级联四波混频研究
12．1 引言
12．2 理论模型和方案设计
12．2．1 理论模型
12．2．2 方案设计
12．3 数值模拟结果和讨论
12．4 小结
参考文献

第13章 掺铒锁模飞秒光纤激光器和宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器研究
13．1 引言
13．2 掺铒锁模飞秒光纤激光器
13．2．1 锁模的物理机制
13．2．2 被动锁模
13．2．3 自行研制的掺铒锁模飞秒光纤激光器
13．3 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器
13．3．1 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器理论研究
13．3．2 宽调谐飞秒光子晶体光纤参量振荡器实验研究
13．4 小结
参考文献

第14章 总结与展望
14．1 本书的主要研究内容
14．2 未来的工作展望