序

在信息領域，將光子看作信息載體，研究光子的產生和運動特性，這種專門研究光子的信息功能和應用的新型科學便是信息光子學。專門以固體材料為介質，研究光子載體在固體介質中的產生、運動、控制、操作，研究光子同固體物質的相互作用及其應用，這種專門研究固體中的光子性能的新型科學便是固體光子學。以半導體材料為介質的光子學，研究半導體介質中光的產生傳輸、控制、探測特性和在信息系統中的應用。半導體材料中，硅是應用最廣的電子材料。近年來，硅在光子學領域中逐漸活躍起來，成為一種潛力很大的光子材料。相應地，逐步發展形成了硅基光子學。

半導體材料中，III-V族半導體已經研制成了不同波長的激光器和探測器，在光纖通信等系統中得到廣泛的應用。硅是間接帶隙的半導體材料，發光效率低，這在很長一段時間內限制了它在光學領域中的發展。然而近二十年來的研究表明，硅也是一種很好的光學材料。非常成熟的微電子加工工藝既為大規模集成電路作出了特殊貢獻，也為硅光子學提供了堅實的技術基礎，大大加速了硅光子學的形成和發展，并且有進一步擴大和獨樹一幟的趨勢。硅光子學是一門非常新的前沿學科，特別是近一兩年來，信息系統和計算機科學技術的發展，要求速率更高、功耗更少、集成度更高的光電子集成模塊，進一步促進了片上系統和光互連的發展。因此，硅光子學不再只是一門學科，而是一門實實在在的高新技術。對硅光子學的深入學習、研究、開發、應用已經成為國內外的熱點。因此，有關硅光子學的書籍應運而生了。

SOI是英文Silicon on Insulator（絕緣襯底上的硅）的簡稱，它是一種新型的硅基集成電路和光電子集成材料。SOI材料具有一系列的優點：

1. 在材料性質上具有硅的所有優點。

2. SOI已經是批量生產的材料，在市場上可以買到各種型號的片子。

3. 對于光通信用的長波長來說，硅是透明的，適合于制作長波長波段的波導器件。

4. 硅和二氧化硅的折射率相差很大，有很強的光學限制作用。

5. 這種很強的光學限制作用使得器件的尺寸很小，因而能夠在同一芯片上制作很多器件，從而實現光電子器件的集成。

6. SOI基的電子和光子器件的制作工藝同CMOS工藝兼容，因此，CMOS工藝為進一步批量生產SOI光電子器件和光電子集成回路提供了堅實的技術基礎。

陳媛媛同志對SOI光波導和光子器件進行過多年的研究工作，她結合自己的研究成果和國內外的研究進展編寫的這本《SOI光波導器件》力圖綜合地、系統地描述SOI光子器件的基礎知識和最新進展，這是一本國內首次專門介紹SOI基光子器件的物理原理、器件設計和在信息系統中的應用的書籍。

硅基光子學的研究剛剛起步，大有方興未艾的趨勢。因此本書不可能包含不斷出現的新內容，這只能留待日后新的著作進一步深入和擴展了。對光電子領域的廣大讀者，尤其是從事研發的高級科學工程人員和在讀的研究生，該書會有參考價值。

謹以此作序。

中國科學院半導體研究所 余金中

2010年7月7日