华中科技大学博士学位论文
目录
摘要 ................................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................ III 1绪论
1.1硅基光子学：机遇和挑战 (2)
1.2表面等离子体光子学：基本原理和应用 (7)
1.3非线性硅基表面等离子体光子学 (12)
1.4本论文的主要工作和内容结构 (14)
2硅基表面等离子体波导的非线性分析
2.1硅基表面等离子体波导 (16)
2.2非线性耦合波方程 (24)
2.3本章小结 (44)
3表面等离子体狭缝波导中的非线性增强
3.1表面等离子体狭缝波导中的二次谐波增强 (46)
3.2基于电压控制二次谐波的高速电光调制器 (57)
3.3基于光整流效应的宽带高速光探测 (64)
3.4本章小结 (75)
4混合表面等离子体波导中的非线性增强
4.1混合表面等离子体波导中的二次谐波增强 (77)
4.2微环结构进一步增强二次谐波 (83)
华中科技大学博士学位论文
4.3基于非线性混合表面等离子体波导的PSK相位再生 (93)
4.4本章小结 (98)
5非线性硅基表面等离子体波导的实验进展
5.1波导和耦合器的设计和优化 (100)
5.2波导实验制作 (104)
5.3聚合物悬涂和极化 (108)
5.4测试和结果 (109)
5.5本章小结 (112)
6总结与展望 (113)
致谢 (117)
参考文献 (119)
附录1 攻读博士学位期发表论文目录 (137)
附录2 非线性效应的数值计算方法 (139)
附录3 实验过程中的准备和参数 (142)
附录4 论文中缩写词的含义 (143)
华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 1
1 绪论
随着信息技术的不断发展，全球通信网络的容量变得越来越大。根据思科公司全球视觉网络指数预测提供的数据，全球的IP 通信容量在过去的五年已经增长了五倍，而且在未来的五年还将继续增长三倍。如图1-1所示，到2019年全球总的IP 通信容量将从2014年的每个月59.9艾字节（1艾字节 = 216字节）增长到每个月168艾字节。为了满足这种持续增长的带宽需求，通信系统的容量在每一层包括长距离、机柜间、板上和片上都必须保持持续增长，从而给传统的电子学链路尤其是在其占主导地位的板上和片上的互连中带来了极大的挑战，这主要是因为电子学链路存在固有的带宽瓶颈和高速率时的巨大功耗。比如当数据比特率达到10 Gbit/s 或更高时，电子学链路的交流特性开始在阻抗、电容和电感中占主导地位，从而使信号严重变形，同时整个系统的信号衰减和功率消耗也会随着速率的提高急剧增加。为了解决未来数据通信网络的带宽需求和传统电子学链路中存在的固有挑战，可以支持低损耗远距离传输和大带宽的光子学链路成为了一个很好的可行方案，有望在不久的将来取代传统的电子学链路。
I P 通信容量（艾字节/月）020
40
6080100120140160180
20142015201620172018201959.972.488.4109.0
135.5
168.0
年份
图1-1 2014-2019年全球IP 通信容量增长趋势，数据来源：思科公司视觉网络指数预测