半導體光子學/中國科學院大學研究生教材係列 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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餘金中 著

圖書標籤:

• 半導體光子學
• 光子學
• 半導體
• 光學
• 物理
• 材料科學
• 電子工程
• 通信
• 中國科學院大學
• 研究生教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442178

版次：1

商品編碼：11705969

包裝：平裝

叢書名： 中國科學院大學研究生教材係列

開本：32開

齣版時間：2015-06-01

用紙：膠版紙

頁數：420

正文語種：中文

內容簡介

　　光子學是與電子學平行的科學。半導體光子學是以半導體為介質的光子學，專門研究半導體中光子的行為和性能，著重研究光的産生、傳輸、控製和探測等特性，進一步設計半導體光子器件的結構，分析光學性能及探索半導體光子係統的應用。《半導體光子學》分為13章，包括光子材料、異質結構和能帶、輻射復閤發光和光吸收、光波傳輸模式；超晶格和量子阱、發光管、激光器、探測器、光波導器件和太陽能電池等光子器件的工作原理；器件結構和特性以及光子晶體、光子集成等方麵。作者在中國科學院大學（原研究生院）兼職教學18年，《半導體光子學》以該課程的講義為基礎曆時3年寫成，力求對半導體光子學的基本概念、光子器件的物理內涵和前沿研究的發展趨勢作深入的描述和討論，盡可能地提供明晰的物理圖像和翔實的數據與圖錶。

目錄

序
前言
第1章 引言
1.1 信息時代的前沿學科——光子學
1.2 電子和光子的比較
1.3 半導體電子學的發展曆程
1.4 半導體光子學的發展曆程
1.5 本書的內容
參考文獻

第2章 半導體光子材料
2.1 引言
2.2 半導體光子材料
2.2.1 半導體光子材料的基本特性
2.2.2 半導體光子材料的晶體結構
2.3 半導體的晶格匹配和失配
2.3.1 臨界厚度
2.3.2 晶格失配度
2.4 半導體固溶體
2.5 重要的半導體固溶體
2.5.1 Alx-a1-xAs
2.5.2 -axIn1-xPyAs1-y
2.5.3 （Alx-a1-x）yIn1-yP
2.5.4 GexSi1-x
2.6 半導體光子材料的摺射率
2.7 結束語
參考文獻

第3章 半導體異質結構
3.1 引言
3.2 半導體異質結概念
3.3 能帶的形成
3.4 半導體異質結構的能帶圖
3.4.1 半導體的E-k關係能帶圖
3.4.2 安德森能帶模型
3.5 幾種異質結的能帶圖
3.5.1 異型異質結的能帶圖
3.5.2 異型突變異質結
3.5.3 緩變異質結
3.5.4 同型突變異質結
3.5.5 雙異質結
3.6 異質結的電學性質
3.6.1 異質結的伏-安特性
3.6.2 異質結的電容-電壓特性
3.6.3 異質結對載流子的限製作用
3.6.4 異質結的高注入比
3.6.5 異質結的超注入現象
3.7 異質結的光學特性
3.7.1 異質結對光的限製作用
3.7.2 窗口效應
3.8 結束語
參考文獻

第4章 介質波導
4.1 引言
4.2 光的反射和摺射
4.2.1 反射定律
4.2.2 摺射定律
4.2.3 反射率和透射率
4.2.4 布儒斯特定律
4.2.5 臨界角和全反射
4.3 電磁場理論
4.3.1 麥剋斯韋方程
4.3.2 波動方程
4.3.3 平麵波
4.3.4 有損耗的介質中的平麵波
4.4 輻射模?襯底模和波導模
4.5 平闆介質波導
4.5.1 全反射
4.5.2 波導條件
4.6 平闆介質波導中的TE模
4.6.1 對稱波導
4.6.2 偶階TE模式
4.6.3 奇階TE模式
4.7 矩形介質波導
4.8 古斯-漢欣位移
4.9 光的模式
4.1 0 結束語
參考文獻

第5章 半導體中的光發射和光吸收
5.1 引言
5.2 輻射復閤和非輻射復閤
5.2.1 輻射復閤
5.2.2 非輻射復閤
5.3 光輻射和光吸收的關係
5.3.1 光輻射和光吸收的基本概念
5.3.2 黑體輻射
5.3.3 愛因斯坦關係式
5.3.4 半導體中受激輻射的必要條件
5.3.5 淨受激發射的速率
5.3.6 兩個能級間的光吸收係數
5.4 躍遷幾率
5.4.1 費米黃金準則
5.4.2 矩陣元
5.5 半導體中的態密度
5.6 半導體中的光吸收和光發射
5.6.1 吸收係數
5.6.2 自發輻射和受激輻射速率
5.7 半導體中的光增益
5.8 結束語
參考文獻

第6章 半導體發光二極管
6.1 引言
6.2 pn結中的載流子分布
6.3 半導體pn結特性
6.3.1 熱平衡時的pn結特性
6.3.2 外加偏壓時的pn結特性
6.4 半導體發光二極管材料
6.5 發光二極管的工作原理
6.6 LED器件結構
6.7 高亮度發光二極管和超輻射發光二極管
6.7.1 高亮度發光二極管
6.7.2 超輻射發光二極管
6.8 發光二極管的特性
6.8.1 伏-安特性
6.8.2 P-I 特性
6.8.3 溫度特性
6.8.4 光譜特性
6.8.5 調製帶寬
6.8.6 發光效率綰統齬廡�率鏾ut
6.8.7 相乾特性
6.8.8 近場和遠場分布特性
6.8.9 調製特性和偏振特性
6.9 結束語
參考文獻

第7章 半導體激光器
7.1 引言
7.2 異質結對載流子和光波的限製
7.2.1 異質結對載流子的限製
7.2.2 波導對光波的限製
7.2.3 摺射率波導和增益波導
7.3 半導體激光器的工作原理
7.3.1 半導體受激發射物質
7.3.2 粒子數反轉
7.3.3 諧振腔
7.3.4 閾值條件
7.4 半導體激光器的基本結構
7.4.1 DH?LOC和SCH 激光器
7.4.2 條型激光器
7.5 半導體激光器的特性
7.5.1 P-I 和效率特性
7.5.2 閾值特性
7.5.3 效率特性
7.5.4 光譜和模式
7.5.5 近場圖和遠場圖
7.5.6 溫度特性
7.5.7 調製特性
7.5.8 退化和壽命
7.6 結束語
參考文獻

第8章 量子阱?分布反饋?垂直腔麵發射激光器和半導體光放大器
8.1 引言
8.2 超晶格和量子結構
8.2.1 超晶格和量子結構的基本概念
8.2.2 量子結構的能帶圖和態密度
8.2.3 單量子阱和多量子阱
8.2.4 應變量子阱
8.3 量子阱激光器
8.3.1 量子阱激光器的工作原理
8.3.2 應變量子阱激光器
8.3.3 量子阱激光器的特性
8.4 分布反饋激光器和分布布拉格反射激光器
8.4.1 布拉格光柵
8.4.2 DFB和DBR激光器的結構
8.4.3 光波耦閤理論
8.4.4 四分之一波長相移的DFB激光器
8.4.5 DFB激光器的特性
8.5 垂直腔麵發射激光器
8.5.1 多層介質膜反射器
8.5.2 VCSEL激光器的結構
8.5.3 VCSEL激光器的特性
8.6 半導體光放大器
8.6.1 半導體光放大器的結構
8.6.2 半導體光放大器的增益
8.6.3 半導體光放大器的噪聲
8.7 結束語
參考文獻

第9章 光波導器件
9.1 光波導中的模式的計算方法
9.1.1 束傳播法
9.1.2 時域有限差分法
9.1.3 薄膜匹配法
9.2 脊形波導的單模條件
9.2.1 矩形截麵脊形波導的單模條件
9.2.2 梯形截麵脊形波導的單模條件
9.2.3 納米波導的單模條件
9.3 矽基陣列波導光柵
9.3.1 羅蘭圓和AW-的結構
9.3.2 AW-的工作原理
9.3.3 AW-的特性
9.4 微環諧振器
9.4.1 微環諧振器的結構
9.4.2 微環諧振器的光學特性
9.4.3 光濾波器
9.5 光調製器/光開關
9.5.1 矽基波導的調製機理
9.5.2 矽基光開關/調製器的光學結構
9.5.3 光開關/調製器的電學結構
9.5.4 矽基微納光開關/調製器的特性
9.6 矽基光耦閤器
9.6.1 矽基光耦閤器的結構
9.6.2 模斑變換器
9.6.3 棱鏡耦閤器
9.6.4 光柵耦閤器
9.7 結束語
參考文獻

第10章 半導體光電探測器
10.1 半導體中的光吸收
10.1.1 吸收係數
10.1.2 帶間本徵光吸收
10.1.3 自由載流子光吸收
10.2 pn結光電二極管
10.3 pin光電二極管
10.4 雪崩光電二極管
10.5 RCE光電探測器
10.6 MSM 光電二極管
10.7 半導體光電探測器的性能
10.7.1 量子效率和響應度
10.7.2 雪崩倍增因子M
10.7.3 暗電流和信噪比
10.7.4 響應時間
10.8 結束語
參考文獻

第11章 太陽能電池
11.1 太陽能——最好的能源
11.2 太陽能電池工作原理
11.2.1 光伏效應
11.2.2 太陽能電池的電流-電壓特性
11.2.3 光伏效應同材料的關係
11.2.4 太陽能電池的效率
11.3 矽太陽能電池
11.4 非晶矽薄膜太陽能電池
11.4.1 非晶矽薄膜的結構和電子態
11.4.2 非晶矽薄膜的光學特性
11.4.3 非晶矽和非晶鍺矽電池
11.5 其他矽基太陽能電池
11.5.1 非晶矽/微晶矽疊層電池
11.5.2 矽量子點電池和黑矽電池
11.6 聚光多結太陽能電池
11.6.1 多結太陽能電池的結構
11.6.2 多結太陽能電池的特性
11.7 太陽能電池的發展趨勢
11.8 結束語
參考文獻

第12章 半導體光子晶體
12.1 光子晶體
12.1.1 光子晶體概念
12.1.2 光子晶體的特性
12.2 光子晶體能帶的計算
12.2.1 基於Bloch理論的平麵波展開法
12.2.2 時域有限差分法
12.2.3 超元胞法
12.2.4 計算舉例——負摺射效應
12.3 光子晶體的應用
12.3.1 光子晶體的能帶同器件的關係
12.3.2 光子晶體波導
12.3.3 光子晶體分束器和定嚮耦閤器
12.3.4 光子晶體濾波器
12.3.5 光子晶體光開關/調製器
12.3.6 光子晶體發光器件
12.4 光子晶體的製備
12.5 結束語
參考文獻

第13章 半導體光子集成
13.1 信息時代需要光子集成
13.2 光子集成的平颱
13.2.1 InP平颱和Si平颱的比較
13.2.2 SOI
13.3 光子集成的關鍵技術
13.3.1 外延生長技術
13.3.2 微納加工技術
13.3.3 鍵閤技術
13.4 矽基光子集成
13.4.1 矽基光子集成方式
13.4.2 矽基光波導器件陣列
13.4.3 矽基光子集成的光源和探測
13.5 光子集成的發展趨勢
參考文獻
索引

精彩書摘

　　《半導體光子學/中國科學院大學研究生教材係列》：
　　第1章 引言
　　1.1 信息時代的前沿學科——光子學
　　在科學史上，20世紀是值得大書特書的曆史時期，是人類文明史中的輝煌時代。簡單地劃分一下，20世紀的前五十年中，物理學研究獲得特彆重大的突破，以愛因斯坦相對論為代錶的理論研究和以居裏夫婦的放射性探索為代錶的科學實驗為人類開闢瞭新的紀元。20世紀的後五十年中，應用科學的研究和開發獲得特彆重大的突破，晶體管、集成電路和激光器的發明大大加速瞭信息的傳輸速度和各種控製的精確度，徹底地改變瞭人類社會的工作模式和生活方式，人類從此進入瞭一個高速發展的時期。
　　圖1-1是20世紀的著名物理學傢們聚會時的一張閤影，這是一張非常珍貴的照片。照片中留下瞭愛因斯坦、居裏夫人、普朗剋、洛倫茲、朗之萬、居伊、威爾遜、德拜、布拉格、狄拉剋、康普頓、德布羅意、玻恩、玻爾、薛定諤、泡利、布裏淵等人的身影。凡是學過物理學的人都熟悉他們的名字，學習過以他們的名字命名的定理、定律或物理量單位。這從一個側麵說明，在他們所處的年代，物理學在基礎理論方麵獲得瞭特彆重大的進展，真正是群星燦爛、熠熠生輝。
　　麥剋斯韋、玻爾茲曼、愛因斯坦、布拉格、狄拉剋、康普頓、德布羅意、玻爾、薛定諤、泡利、布裏淵等科學傢創建的電磁學、量子力學和相對論等理論，使人們對物質世界的本質和運動規律有瞭深刻的理解和認識，使得人類對物質世界的利用和改造變得越來越快。這些基礎科學和應用科學的研究引發瞭電子技術、能源技術和自動化技術等領域劃時代的革命性飛躍。集成電路、激光器、計算機與光通信的發展把人類社會的物質文明推進到前所未有的高度，為新世紀的持續發展奠定瞭堅實雄厚的基礎。作為信息與能量的載體，電子在科學技術的發展中作齣瞭曆史性的巨大貢獻，科學傢和工程師們常把20世紀稱為“電子時代”。同樣地，作為信息與能量的載體，光子必將在21世紀的科學技術的發展中作齣曆史性的巨大貢獻。
　　1906年首次齣現“光子學”（photonics）這一物理學名詞，最早提齣“光子學”的科學傢就是舉世聞名的物理學傢愛因斯坦（Einstein）。1952年文獻中開始使用“光子學”一詞。1970年荷蘭科學傢Poldervaart將“光子學”定義為“研究以光子為信息載體的科學”，之後，他認為“以光子作為能量載體的科學”也屬於光子學的研究內容。1982年美國的Spectra 雜誌更名為Photonics-Spectra，即由“光譜”更名為“光子學-光譜”，這是最早以“光子學”為期刊名字的雜誌，該刊物提齣光子學是研究如何産生量子化的光子或其他輻射並加以利用的科學，光子學的應用範圍包括能量的發生到通信與信息處理等。貝爾實驗室Ross博士認為，“電子學是關於電子的科學”，光子學則應是“關於光子的科學”。我國老一輩科學傢錢學森院士提齣，“光子學是與電子學平行的科學”，它主要“研究光子的産生、運動和轉化”，還首次提齣瞭“光子學-光子技術-光子工業”的發展模式。
　　顯而易見，光子既是信息的載體，也是能量的載體。光子學就是研究作為信息載體和能量載體的光子的行為及其應用的科學；光子學研究光子與物質（包括光子自身、電子、原子、分子、各種生命活體等）的相互作用，在此基礎上進一步發掘作為信息載體與能量載體的光子的功能和相關應用[1，2]。
　　廣義而言，光子學是研究光子的産生、輸運、控製、反應、探測、接收等過程及其應用的科學。理論上，光子學主要研究光子的量子特性，同各類物質（包括分子、原子、電子以及光子自身）的相互作用，各類效應及其規律；應用上，光子學研究利用光子進行信息傳輸和能量傳輸的各種器件和係統，以便在信息和能源等領域中獲得廣泛的應用[3-5]。
　　光子學是一門實用性極強的學科，已經形成瞭一係列的光子技術，如激光、光縴傳輸、光調製與光開關、光存儲、光探測、光顯示、太陽能的利用等技術。因此光子學不僅是一門基礎科學，同時還是一門應用性極強的技術科學[6，7]。
　　作為一門新興學科，光子學正處於成長時期，將進一步發展、充實、完善。事實上，光子學已經形成瞭光産業，激光器、探測器、調製器、光開關、光盤、顯示器、太陽能電站及其各種光電係統等具有很大的市場，這些産品在工農業生産、國防建設、太陽能利用、儀器設備、傢用電器等應用中發揮著巨大的作用，已經形成瞭一項市場很大的新興産業，即光産業。人們越來越認識到，光産業在世界經濟中的份額正在不斷地擴大。
　　在光子學的發展過程中，已經形成諸多活躍的和重要的研究領域：信息光子學[8]、半導體光子學[9，10]、量子光子學[11]、分子光子學[12]、生物光子學[13]、非綫性光子學[14]、導波（光縴）光子學[4，5]、超快光子學[15]等。它們構成光子學中的多個分支學科，並對光子學及光子技術起著推動和促進的作用。
　　20世紀，電子作為信息的載體和能量的載體構成信息領域和能源領域的主要特徵和標誌，人們常常將20世紀稱為“電子時代”。進入21世紀之後，電子學和光子學互為支撐、互為補充、互為轉換，構成21世紀信息社會的時代特徵。21世紀信息大爆炸，信息的産生、傳遞、接收、應用變得更為廣泛、深入，人們將21世紀稱為“信息時代”。顯而易見，電子學和光子學同為信息時代的重要支柱[16-18]。
　　繼電子學之後，光子學與信息科學的交叉形成一門新興的學科——信息光子學（informationphotonics）[8]，光子學及光子信息科學技術具有許多不同於電子學的新效應、新特性，因而具有許多不同於電子學的優越性。作為專門研究信息的信息光子學，它涉及領域很廣，它是由材料學、計算科學、通信學等許多學科相互交叉形成的一門新學科。在廣播、通信、計算機、化工、醫療等應用領域中信息是載體，通過光的發射、傳播、吸收、散射，可以探測並研究物理信息、化學信息、生物信息、醫學信息等，因而可以實現許多應用。
　　近年來生物學和生命科學變得越來越熱門，它們是光子學的又一個重要應用領域。光與生命具有不解之緣，自然界中有光纔有生命。人類與光親密相伴，光為人體提供瞭各種能源和信息。生物醫學光學與光子學驟然興起，並引發齣一門新興的學科———生物光子學（bio-photonics）[13]，它是由光子學同生命科學相互交叉、相互滲透所形成的一門新興的交叉學科。
　　生物光子學是利用光子研究生命的科學，主要以量子光學作為理論基礎，以生命係統的弱光及超弱光子輻射作為實驗手段，探測生物中的光子行為和特性，獲得各種生物信息。生物光子學研究生物係統中以光子形式儲存和釋放的能量，探測生物係統中光子的行為和特性，探索光子攜帶的生物信息和功能信息，進而錶徵生物係統的結構與特徵，揭示生物組織和生命體的自組織、自相似、自調節、自適應和遺傳性狀等的光物理本質，使生命科學直接深入到物質結構的深層次以及生命體相互作用的微觀機製和物理本質，建立和發展以新陳代謝作用為主要特徵和標誌的生物光子學理論，同時還可以利用光子對生物係統進行加工與改造。
　　同信息光子學、生物光子學等相似，量子光子學、分子光子學、非綫性光子學、超快光子學等光子學分支都有它們的研究領域和內容，我們不再對它們進行定義和深入的解釋。
　　本書講解的主要內容是半導體光子學，這是以半導體材料為介質的光子學，它專門研究光子在半導體材料中的行為和特性，著重研究光在半導體中的産生、傳輸、控製和探測等特性，進一步設計半導體光子器件的結構並分析其光學性能、探索半導體光子係統和應用，我們將對這些內容進行詳細的描述和深入的討論。
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前言/序言

《半導體光子學》：解鎖光電轉換的奧秘，洞察信息時代的基石 本書旨在為中國科學院大學的碩士及博士研究生深入闡釋半導體光子學的核心理論、關鍵技術及其前沿應用。作為信息科學與技術領域不可或缺的一環，半導體光子學是實現高效光信號産生、傳輸、探測與調控的基石，更是推動光通信、光計算、光傳感、生物醫學成像乃至新能源等諸多領域實現跨越式發展的關鍵驅動力。本書力求以嚴謹的學術視角、清晰的邏輯結構和詳實的案例分析，引領讀者全麵掌握這一前沿學科的精髓。 第一部分：半導體光子學基礎理論 本書的開篇將係統梳理半導體光子學所需的物理基礎。我們將從固體能帶理論齣發，深入探討半導體材料的電子結構，包括直接帶隙與間接帶隙的特性、載流子輸運機製以及摻雜對能帶結構的影響。在此基礎上，重點介紹半導體中的光學特性，如吸收、發射、反射和摺射。通過對量子力學原理的深入剖析，我們將揭示光子與半導體載流子之間的相互作用，包括激子形成、載流子復閤發光（如熒光和磷光）以及光生載流子的産生與收集機製。 材料科學是半導體光子學發展的重要支撐。本書將詳細介紹幾種主流的半導體材料，如矽（Si）、砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、氮化鎵（GaN）及其化閤物半導體。我們將探討它們的晶體結構、帶隙能量、載流子遷移率、光學非綫性特性以及熱學和力學性能，並重點分析不同材料在特定波段（如可見光、近紅外、中紅外）的光學性能優勢與劣勢。此外，本書還將介紹生長高質量半導體材料的技術，如分子束外延（MBE）、金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）等，並探討異質外延、量子阱、量子點等納米結構對材料光學特性的調控作用。 電磁波與半導體材料的相互作用是半導體光子學研究的核心。本書將從麥剋斯韋方程組齣發，推導光波在半導體介質中的傳播方程，並引入半導體中的介電常數、磁導率等光學參數。我們將深入探討光的反射、摺射、衍射、乾涉等基本光學現象在半導體結構中的錶現，並重點分析錶麵等離激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）、光子晶體（Photonic Crystals, PhCs）等概念，闡述它們如何實現對光場的局域化、引導和調控，為微納光器件的設計奠定理論基礎。 第二部分：核心半導體光電器件 在紮實的理論基礎上，本書將重點剖析半導體光電子學的關鍵器件。 2.1 光源器件： 半導體激光器（Semiconductor Lasers）： 作為信息傳輸和處理的核心光源，我們將詳細介紹不同類型的半導體激光器，包括p-n結激光器、量子阱激光器（QW Lasers）、量子點激光器（QD Lasers）以及分布式反饋（DFB）激光器和分布布拉格反射器（DBR）激光器等。內容將涵蓋激光器的基本工作原理，如受激輻射、閾值電流、光腔結構、增益機製、光束質量、譜綫寬度以及調製特性。我們將深入分析不同結構激光器的設計理念、性能特點以及在光通信、激光顯示、光譜測量等領域的應用。 發光二極管（Light Emitting Diodes, LEDs）： 作為高效的光源，LEDs在照明、顯示、指示等領域扮演著重要角色。本書將闡述LEDs的發光機理，包括不同類型LEDs（如pn結LEDs、異質結構LEDs）的工作原理，重點介紹發光效率、顔色特性、驅動電路以及封裝技術。特彆是高亮度LEDs和有機LEDs（OLEDs）的進展和發展趨勢也將得到深入探討。 2.2 探測器器件： 半導體光電探測器（Semiconductor Photodetectors）： 用於將光信號轉換為電信號，光電探測器是光通信接收端和各類光傳感係統的核心。本書將介紹p-n結光電二極管、PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APDs）以及光電倍增管（PMTs）等。我們將深入分析其工作原理、響應速度、量子效率、噪聲機製、探測率等關鍵性能參數，並探討其在高速光通信、成像、計量等方麵的應用。 CMOS圖像傳感器（CMOS Image Sensors）： 作為現代數碼相機、手機攝像頭等成像設備的核心，CMOS圖像傳感器以其低功耗、高集成度等優勢廣泛應用。本書將詳細介紹CMOS圖像傳感器的結構、工作原理，包括像素結構（光電二極管、微透鏡、色彩濾光片）、讀齣電路、信號處理等，並探討其在分辨率、靈敏度、動態範圍以及圖像質量方麵的提升。 2.3 調製器與開關器件： 電光調製器（Electro-optic Modulators）： 用於將電信號信息加載到光載波上，是實現光信號調製的關鍵。本書將介紹基於不同物理機製的電光調製器，如Pockels效應、Kerr效應、Franz-Keldysh效應、Quantum Confined Stark Effect (QCSE) 等。我們將重點分析Mach-Zehnder調製器、Y-junction調製器、聚焦離子束（Focused Ion Beam, FIB）調製器等結構，並討論其調製深度、帶寬、插入損耗、驅動電壓等性能參數。 光開關（Optical Switches）： 實現光路切換和信號路由，在光網絡和光互連中至關重要。本書將介紹機械式、熱光式、電光式、聲光式以及基於半導體載流子注入的光開關，並分析其開關速度、隔離度、插入損耗等指標。 2.4 集成光電子器件： 平麵光波導（Planar Photonic Waveguides）： 作為承載和引導光信號的關鍵結構，平麵光波導是構建集成光路的基礎。本書將介紹不同類型的平麵光波導，如脊形波導、埋藏型波導、定嚮耦閤器、光柵耦閤器等，並分析其光傳播模式、損耗特性以及與半導體器件的集成技術。 矽光子學（Silicon Photonics）： 矽光子學作為一種將光功能集成到矽基芯片上的技術，為高速、低功耗的光通信和光計算提供瞭可能。本書將詳細介紹矽光子器件的設計、製備以及集成技術，包括矽基LEDs、光電探測器、調製器、光波導等，並展望其在數據中心、高性能計算等領域的應用前景。 第三部分：半導體光子學前沿技術與應用 本書的第三部分將聚焦於半導體光子學的最新研究進展和廣泛的應用領域。 3.1 量子半導體光子學： 量子點（Quantum Dots）與量子阱（Quantum Wells）： 量子點和量子阱作為二維和零維半導體納米結構，具有獨特的量子尺寸效應，能夠實現對光發射和吸收特性的精細調控。本書將深入探討量子點和量子阱的發光機理、激子動力學以及其在量子通信、量子計算、高效LEDs和激光器中的應用。 單光子源（Single-Photon Sources）： 單光子源是實現量子信息處理和量子通信的關鍵。本書將介紹基於量子點、量子阱、NV色心等半導體體係的單光子源，並分析其單光子純度、時序抖動、糾纏度等關鍵性能指標。 3.2 非綫性光學與光傳感： 半導體中的非綫性光學效應： 介紹半導體材料在強光場作用下錶現齣的非綫性光學現象，如二次諧波産生（SHG）、三次諧波産生（THG）、四波混頻（FWM）、光剋爾效應（Kerr effect）等。這些效應在光信號處理、頻率轉換、光參量放大等方麵具有重要應用。 半導體光傳感技術： 重點介紹基於半導體光電效應的各類光傳感技術，包括光電二極管陣列、CCD/CMOS圖像傳感器在環境監測、工業檢測、生物醫學成像等領域的應用。同時，也將探討基於錶麵等離激元共振（SPR）和光子晶體傳感器的超靈敏檢測技術。 3.3 光通信與光計算： 光通信係統中的半導體光電器件： 詳細闡述半導體激光器、調製器、光電探測器等在光縴通信係統中的作用，包括長距離傳輸、高速數據傳輸、光網絡設備等。 光計算與光互連： 探討半導體光子學在光計算領域的潛力，包括基於光波導的邏輯門、光存儲單元、以及用於高性能計算的片上光互連技術。 3.4 生物醫學與新能源應用： 生物醫學成像與診斷： 介紹半導體光電器件在生物醫學成像領域的應用，如LED/激光器在光動力療法（PDT）、熒光成像、OCT（光學相乾斷層掃描）等方麵的應用，以及CMOS傳感器在內窺鏡、微型相機等診斷設備中的作用。 太陽能電池（Solar Cells）： 半導體光伏技術是實現清潔能源的重要途徑。本書將簡要介紹不同類型的半導體太陽能電池，如單晶矽、多晶矽、薄膜太陽能電池，並討論其能量轉換效率、材料特性以及未來發展趨勢。 教學方法與學習建議： 本書的編寫旨在幫助研究生建立紮實的理論基礎，同時培養解決實際問題的能力。每章都將配有精心設計的習題，以鞏固所學知識。鼓勵讀者積極查閱相關領域的最新研究論文和技術報告，關注半導體光子學領域的學術會議和技術動態。我們建議讀者在學習過程中，能夠將理論知識與實驗動手相結閤，通過模擬軟件進行器件設計和性能分析，為未來的科研和工程實踐奠定堅實的基礎。 通過本書的學習，希望能夠使讀者深刻理解半導體光子學的基本原理，熟練掌握核心器件的設計與性能分析方法，並能夠初步洞察其在現代科技與社會發展中的重要作用。

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這書真夠貴的，內容還行

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學習

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正版書，不錯

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講解比較清楚，內容也很充實

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一直的選擇，因為專業，所以信任

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很好的書，適閤專業的人

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