硅光子技术在电信通信、数据中心、高性能计算、传感、航空航天等领域的广泛应用，特别是随着CMOS(互补金属氧化物半导体)技术的持续发展，光子技术与电子技术的融合有望最终取代电子技术。
本书详细地介绍了硅光子技术，从光无源器件到光有源器件，从功能结构设计到芯片制造，从制造到测试，从器件回路到系统回路，从理论分析计算到仿真等，涵盖器件结构原理、设计、制造、封测、仿真等全流程，结合大量实例详细说明硅光子从器件到系统各个环节的关键要素，并辅以仿真计算源代码供学习和参考。本书共四篇，第1篇介绍硅光子发展及其应用，包括硅光子研究现状、技术挑战和发展机遇；第2篇介绍光无源器件，包括光学材料和光波导、基本功能结构和光输入／输出结构；第3篇介绍光有源器件，包括光调制器、探测器和激光光源；第4篇介绍系统设计，包括硅光子回路模型、设计工具、制造、封测和硅光子系统。
本书可作为光电子相关专业的大学本科及研究生教材，亦可供跨学科从事硅光子研究的研究生参考，亦可供相关专业研究院、工程技术人员参考。

译者序
原书序
原书前言
贡献者
第1篇 引言
第1章 无晶圆厂硅光子
1.1 引言
1.2 硅光子：下一个无晶圆厂半导体产业
1.2.1 光子学历史背景
1.3 硅光子应用
1.3.1 数据通信
1.4 技术挑战与研究现状
1.4.1 波导与无源器件
1.4.2 调制器
1.4.3 光电探测器
1.4.4 光源
1.4.5 光–电集成方法
1.5 机遇
1.5.1 器件工程
1.5.2 光子系统工程
1.5.3 工具与支持性基础设施
1.5.4 基础科学
1.5.5 工艺标准化与多项目晶圆发展
参考文献
第2章 硅光子建模与设计方法
2.1 光波导模式求解
2.2 光波传输
2.2.1 三维时域有限差分法(3DFDTD)
2.2.2 二维时域有限差分法(2DFDTD)
2.2.3 其他传输仿真方法
2.2.4 无源光器件
2.3 光电模型
2.4 微波建模
2.5 热建模
2.6 光子回路建模
2.7 物理版图
2.8 软件工具集成
参考文献
第2篇 光无源器件
第3章 光学材料与光波导
3.1 绝缘衬上硅
3.1.1 硅
3.1.2 氧化硅
3.2 光波导
3.2.1 光波导设计
3.2.2 一维平板光波导——分析方法
3.2.3 光波导的数值建模
3.2.4 一维平板波导——数值仿真
3.2.5 有效折射率法
3.2.6 有效折射率法——解析法
3.2.7 光波导模场分布——2D计算
3.2.8 光波导宽度——有效折射率
3.2.9 波长相关性
3.2.10 光波导的紧促模型
3.2.11 光波导损耗
3.3 弯曲波导
3.3.1 弯曲波导3DFDTD仿真
3.3.2 本征模弯曲模拟
3.4 问题
3.5 仿真代码
参考文献
第4章 光器件建模基础
4.1 定向耦合器
4.1.1 光波导模式求解方法
4.1.2 相位
4.1.3 实验数据
4.1.4 FDTD建模
4.1.5 制造敏感性
4.1.6 条形波导
4.1.7 寄生耦合
4.2 Y分支
4.3 马赫–曾德尔干涉仪
4.4 环形谐振器
4.4.1 光传输函数
4.4.2 环形谐振器实验结果
4.5 布拉格光栅滤波器
4.5.1 布拉格光栅理论
4.5.2 布拉格光栅滤波器设计
4.5.3 布拉格光栅滤波器实验
4.5.4 光栅制造的实证模型
4.5.5 螺旋布拉格光栅
4.5.6 相移布拉格光栅
4.5.7 多周期布拉格光栅
4.5.8 基于光栅的定向耦合器
4.6 问题
4.7 仿真代码
参考文献
第5章 光输入/输出
5.1 光子芯片与光纤耦合的挑战
5.2 光栅耦合器
5.2.1 性能
5.2.2 耦合理论
5.2.3 设计方法
5.2.4 实验结果
5.3 边缘耦合器
5.3.1 纳米锥波导边缘耦合器
5.3.2 层叠波导边缘耦合器
5.4 偏振
5.5 问题
5.6 仿真代码
参考文献
第3篇 光有源器件
第6章 光调制器
6.1 等离子体色散效应
6.1.1 硅的载流子浓度相关性
6.2 pn结相移器
6.2.1 pn结载流子分布
6.2.2 光相位响应
6.2.3 小信号响应
6.2.4 pn结TCAD数值仿真
6.3 微环调制
6.3.1 微环可调性
6.3.2 小信号调制响应
6.3.3 环形调制器设计
6.4 前向偏置pin结
6.4.1 可调光衰减器
6.5 有源可调
6.5.1 pin相移
6.5.2 热相移
6.6 热光开关
6.7 问题
6.8 仿真代码
参考文献
第7章 光电探测器
7.1 性能参数
7.1.1 响应度
7.1.2 带宽
7.2 光电探测器制造
7.3 光电探测器类型
7.3.1 光导探测器
7.3.2 pin探测器
7.3.3 雪崩光电探测器
7.4 光电探测器设计要素
7.4.1 pin结方向
7.4.2 光电探测器几何尺寸
7.4.3 接触
7.4.4 外部负载
7.5 光电探测器建模
7.5.13 DFDTD光学仿真
7.5.2 电学仿真
7.6 问题
7.7 仿真代码
参考文献
第8章 激光器
8.1 外部激光器
8.2 激光器建模
8.3 协同封装
8.3.1 预制激光器
8.3.2 外部谐振腔激光器
8.3.3 刻蚀嵌入式外延
8.4 混合集成激光器
8.5 单片集成激光器
8.5.1 III-V族单片生长
8.5.2 锗激光器
8.6 其他类型激光光源
8.7 问题
参考文献
第4篇 系统设计
第9章 硅光子回路建模
9.1 光子回路建模的必要性
9.2 系统设计中的器件
9.3 紧促模型
9.3.1 经验回路或等效回路
9.3.2 S参数
9.4 定向耦合器——紧促模型
9.4.1 FDTD仿真
9.4.2 FDTDS参数
9.4.3 经验模型——多项式
9.4.4 S参数模型的无源性
9.5 环形调制器——回路模型
9.6 光栅耦合器——S参数
9.6.1 光栅耦合器回路
9.7 仿真代码
参考文献
第10章 硅光子设计工具和技术
10.1 工艺设计套件
10.1.1 制造工艺参数
10.1.2 元器件库
10.1.3