第1章 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 光开关的主要性能指标 2
1.2.1 整体指标 2
1.2.2 器件性能参数 3
1.3 光开关研究国内外发展动态 3
1.3.1 传统机械式光开关 3
1.3.2 MEMS光开关 5
1.3.3 光纤、固体波导型光开关 5
1.3.4 其他类型光开关 8
1.4 主要研究内容 9
第2章 光波导短程透镜射线光学传输理论与消像差透镜设计 10
2.1 概述 10
2.2 短程透镜微分方程 13
2.3 短程透镜中光传输的射线光学分析 16
2.3.1 短程透镜的焦点与主面 16
2.3.2 焦点与主面性质分析 19
2.3.3 短程透镜物像关系求取的作图法 20
2.3.4 讨论 22
2.4 消球差短程透镜解析设计理论 22
2.4.1 母线方程l（r）表达式与入、出射光线经度角差F（？）间的关系 22
2.4.2 F（？）表达式 24
2.5 过渡纬圈上曲率半径不为零的透镜设计 25
2.5.1 最初的解析解 25
2.5.2 解析改进解——纬圈上曲率不为零的透镜设计 26
2.5.3 最优解设计 28
2.5.4 完全无曲率奇点的短程透镜的设计 29
2.5.5 几种解析设计结果比较分析 31
2.6 短程透镜聚焦效果数值分析 39
2.6.1 光波导中光场传输的数值分析方法概述与方法选择 39
2.6.2 相位变化法分析模型构建 41
2.6.3 模拟结果 42
2.6.4 结果讨论 44
2.7 小结 46
第3章 声光互作用理论及数值模拟分析 47
3.1 概述 47
3.2 声光互作用的定性描述 48
3.2.1 光栅模型 48
3.2.2 量子模型 50
3.3 声光互作用的基本理论 52
3.3.1 基于Maxwell方程的简单理论 52
3.3.2 积分方程方法 54
3.3.3 耦合波方法 57
3.3.4 傅里叶变换方法 58
3.3.5 分步傅里叶变换方法 61
3.3.6 多重平面波散射理论 62
3.3.7 讨论 67
3.4 声光互作用的分步傅里叶变换方法数值模拟 68
3.4.1 声光互作用基本方程通式 68
3.4.2 实际分析中的假设及相应表达式 69
3.4.3 分步傅里叶变换处理 70
3.4.4 平面波声场与Gauss型光场相互作用的数值模拟 72
3.4.5 实际声场与Gauss光的相互作用 78
3.5 声光互作用的多重平面波散射理论数值模拟 88
3.5.1 多重平面波散射理论 89
3.5.2 声光互作用过程数值模拟与分析 92
3.5.3 IDT各参数对衍射效率的影响 104
3.6 小结 108
第4章 扩散平板光波导传输特性与等效阶跃平板光波导模型 109
4.1 引言 109
4.2 扩散离子浓度分布与折射率分布 109
4.2.1 钛离子（Ti4+）浓度分布 109
4.2.2 扩散波导的折射率分布 110
4.3 有效折射率法对扩散光波导的处理 112
4.3.1 有效折射率与模式色散方程 113
4.3.2 模式色散方程的归一化处理 114
4.4 扩散平板光波导MATHCAD模拟结果及分析 115
4.5 扩散波导的等效阶跃平板波导模型 120
4.6 小结 123
第5章 基于微透镜机构的单模光纤-芯片耦合机制 124
5.1 光纤-芯片耦合现状 124
5.2 光纤端接微透镜与芯片耦合模型建立 127
5.2.1 光纤端接微透镜原理模型 127
5.2.2 光纤-芯片耦合模型 128
5.3 完全消球差的光纤端接微透镜 129
5.4 光纤-平板光波导耦合的蒙特卡罗模拟分析 131
5.4.1 平板波导位置优化 131
5.4.2 蒙特卡罗模拟过程分析 134
5.4.3 小结 144
5.5 光纤端接微透镜特性的光束传输法（BPM）模拟 144
5.5.1 光纤端接微透镜聚焦特性BPM计算模型 145
5.5.2 光纤端接微透镜聚焦特性全矢量模拟（TE/TM） 146
5.5.3 光纤端接微透镜与芯片耦合过程的BPM模拟 157
5.6 小结 162
第6章 平面单片集成声光波导光开关设计与实现 163
6.1 N×N型集成平面波导开关的结构与工作原理 163
6.2 各组成结构单元设计思路与参数确定原则 164
6.2.1 光输入／输出耦合单元 164
6.2.2 波导 164
6.2.3 短程透镜 165
6.2.4 叉指换能器 166
6.3.4 信道声光波导开关 169
6.3.1 1×4声光波导开关结构 169
6.3.2 4×4声光波长路由光开关 170
6.3.3 部分工艺实现 171
6.4 小结 175
参考文献 176
附录 189