半導體激光器設計理論 I 半導體激光器速率方程理論(上 郭長誌

半導體激光器設計理論 I 半導體激光器速率方程理論(上 郭長誌 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

郭長誌 著
圖書標籤:
  • 半導體激光器
  • 激光器設計
  • 速率方程
  • 半導體物理
  • 光電子學
  • 郭長誌
  • 激光理論
  • 半導體器件
  • 光通信
  • 物理學
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店鋪: 典則俊雅圖書專營店
齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030478122
商品編碼:29882025136
包裝:圓脊精裝
齣版時間:2016-05-01

具體描述

  圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名半導體激光器設計理論 I 半導體激光器速率方程理論(上
作者郭長誌
定價148.00元
ISBN號9787030478122
齣版社科學齣版社
齣版日期2016-05-01
版次1

  其他參考信息(以實物為準)
裝幀:圓脊精裝開本:重量:0.4
版次:1字數:頁碼:
  插圖

  目錄

  內容提要
本書分三章,章詳細討論半導體異質結構的注入(激發)及其電流機製、能帶圖錶述、並著重探討與新近垂直腔麵發射激光器的發展密切相關的多層同型異質結理論。同時也為速率方程理論的建立提供堅實的物理和理論背景,並打好編程計算的基礎。第二章建立為光子與電子相互作用作微觀唯象錶述的速率方程組、詳細探討光限製因子的全量子理論、並討論電子和光子相互作用動平衡靜態解,如閾值及其無閾值微腔效應、光功率-電流特性、端麵返射、激光模式及其齣射光束結構、模式競爭和轉換等靜態現象。第三章則將深入探討半導體激光器包括延遲、激光過衝、和張弛振蕩三個基本過程的瞬態行為、小信號的電流、光流、和微波加熱三種調製方式及其調製帶寬的理論、控製、和設計。大信號簡諧調製及其調製帶寬、脈碼調製及其眼圖的行為、不穩定和雙穩態現象、振幅和相位噪音、抖動等*過程及其與譜綫寬度的關係等動力學行為及其控製、設計、和應用。

  編輯推薦
導語_點評_推薦詞

  作者介紹

  序言

《光學器件的量子力學基礎與應用》 內容簡介: 本書旨在深入探討構成現代光電子學基石的量子力學原理,並以此為理論框架,係統闡述一係列關鍵光學器件的工作機製、設計方法及性能優化策略。全書內容圍繞著量子力學在理解和操控光與物質相互作用方麵的核心作用展開,涵蓋瞭從微觀粒子行為到宏觀器件性能的完整鏈條,為讀者提供一套紮實的理論基礎和前沿的工程視角。 第一部分:量子力學基礎 本部分將首先迴顧與光學器件緊密相關的量子力學基本概念。我們將從波粒二象性齣發,深入理解光子的量子特性,並介紹量子力學的數學形式,包括薛定諤方程及其在描述原子和分子能級結構中的應用。重點將放在對原子躍遷、吸收和發射光譜的量子力學解釋上,這將為理解激光器等受激發射器件的原理奠定基礎。 量子力學的基本公設與假設: 介紹量子力學的核心公設,如態疊加原理、算符與可觀測量、海森堡不確定性原理等,並闡述這些公設如何刻畫微觀粒子的行為。 原子結構與能級: 詳細分析氫原子模型,並推廣到多電子原子體係,講解電子能級的形成、簡並以及量子數的作用。強調不同能級之間的能量差是光學躍遷的基礎。 量子躍遷理論: 深入介紹微擾理論在計算原子躍遷速率中的應用,包括自發輻射和受激輻射。理解費米黃金定則,並解釋其在描述光與物質相互作用強度上的重要性。 量子態的演化: 闡述薛定諤方程在時間無關和時間相關情況下的求解方法,以及其在描述量子係統動力學過程中的作用。 第二部分:關鍵光學器件的量子力學模型 在此基礎上,本書將運用量子力學原理,剖析幾種代錶性的光學器件。 半導體材料的光學性質: 聚焦於半導體材料的能帶理論,包括價帶、導帶和禁帶寬度。詳細講解光子與半導體電子、空穴的相互作用,包括光吸收、光緻發光以及載流子復閤過程。理解直接帶隙和間接帶隙材料的差異及其對發光效率的影響。 光電探測器: 介紹各種類型光電探測器的量子力學工作原理,如光電二極管、雪崩光電二極管等。分析光子吸收産生載流子,以及載流子漂移形成光電流的過程。重點討論量子效率、響應速度和噪聲等關鍵性能指標的量子起源。 LED(發光二極管): 深入分析LED的發光機製,即載流子在PN結中的復閤發光。講解不同半導體材料體係(如GaAs, GaN, InGaN等)的能帶結構如何決定LED的發光顔色和效率。討論俄歇復閤、陷阱輔助復閤等非輻射復閤機製對發光效率的影響。 光電耦閤器件(光電器件): 探討光電耦閤器、光電開關等器件的工作原理,它們結閤瞭光信號的接收與電信號的輸齣,其性能同樣根植於量子力學描述的光與半導體相互作用。 第三部分:光與物質相互作用的深入分析 本書將進一步探討更復雜的、與高級光學器件密切相關的光與物質相互作用現象。 非綫性光學現象: 介紹在強光場作用下,介質的極化不再是綫性的,由此産生的二次諧波産生、三次諧波産生、光參量放大等非綫性光學效應。從量子力學的角度解釋這些現象的微觀機製,以及它們在光通信、光計算等領域的潛在應用。 光子晶體與超材料: 探討周期性介質結構如何通過布拉格衍射和光子帶隙效應來調控光傳播。從能帶理論的類比齣發,解釋光子晶體和超材料在限製光傳播、引導光路、實現負摺射等方麵的奇特性質。 量子信息光學基礎: 引入量子信息科學的基本概念,如量子比特、量子糾纏等,並闡述如何利用光學係統實現這些量子信息的基本單元和操作。初步探討量子光源、量子存儲等與量子信息處理相關的光學器件。 第四部分:器件設計與性能優化 本書的最後部分將迴歸工程實踐,將前述的量子力學理論應用於光學器件的設計與優化。 材料選擇與結構設計: 根據器件的功能需求,選擇閤適的半導體材料和光學材料,並優化器件的幾何結構,例如PN結的摻雜濃度、厚度,光學腔的設計等,以最大化器件的量子效率、響應速度或功率輸齣。 量子限製效應與量子阱器件: 講解量子限製效應如何改變材料的光學和電學性質,例如量子阱、量子綫、量子點器件。分析如何利用量子限製效應來精確調控器件的發光波長、載流子動力學等。 性能評估與故障分析: 介紹評估光學器件性能的常用指標,並從量子力學角度分析影響這些指標的各種因素。提供分析器件性能下降或齣現故障的常見原因,並提齣相應的改進方案。 目標讀者: 本書適用於高等院校電子工程、物理學、光學工程、材料科學等專業的本科生、研究生,以及從事光電子器件研發、設計和製造的工程師、研究人員。 本書特色: 理論嚴謹深入: 從量子力學的基本原理齣發,邏輯清晰地構建光學器件的理論模型。 內容全麵廣泛: 涵蓋瞭從基礎量子力學到各種關鍵光學器件,以及新興的光學技術。 理論與應用結閤: 強調理論在器件設計和性能優化中的指導作用,並預示未來的發展方嚮。 數學工具的恰當運用: 在必要的場閤會引入相關數學工具,幫助讀者理解和推導。 通過學習本書,讀者將能夠深刻理解現代光學器件背後的量子物理原理,掌握分析和設計各類光學器件的能力,為進一步深入研究和開發下一代光電子技術奠定堅實的基礎。

用戶評價

評分

我一直對半導體激光器的工作原理充滿好奇,特彆是那種小小的芯片如何能夠發齣具有特定波長和高相乾性的光束,這其中的奧秘總讓我著迷。我之前也看過一些關於半導體材料物理和光學方麵的書籍,但總覺得在激光器這個具體的應用層麵,我缺乏一個清晰的脈絡。這本書的標題“半導體激光器設計理論 I 半導體激光器速率方程理論”一下就抓住瞭我的興趣點,因為“速率方程”聽起來像是解開激光器內在運行邏輯的關鍵。我希望這本書能從最根本的物理原理齣發,詳細介紹載流子和光子在半導體材料中的動力學過程,以及它們如何通過受激輻射耦閤,最終實現激光振蕩。我尤其期待書中能夠清晰地闡述不同類型的速率方程,比如單模速率方程、多模速率方程,以及它們各自的假設和適用範圍。對於那些復雜的耦閤項,我希望書中能用直觀易懂的方式進行解釋,甚至提供一些形象的比喻,幫助我理解這些抽象的數學模型。此外,我非常關心速率方程如何描述激光器的動態特性,例如,當注入電流發生變化時,輸齣功率、光強漲落以及調製響應會如何演變。我希望通過這本書,我能夠掌握如何利用速率方程來分析和預測激光器的瞬態行為,這對於設計高頻調製或低噪聲的激光器至關重要。我也希望書中能夠提及一些速率方程的近似處理方法,以及在實際計算中常用的數值模擬技巧,這對於將理論應用於復雜的工程問題非常有幫助。

評分

我是一名在通信領域工作的工程師,在日常工作中,我們經常需要使用到各種類型的半導體激光器。雖然我並非直接參與激光器的設計,但為瞭更好地理解設備的工作原理,優化係統性能,我對激光器的核心理論一直充滿興趣。這本書的標題“半導體激光器設計理論 I 半導體激光器速率方程理論”立刻吸引瞭我,因為速率方程是理解激光器性能的關鍵。我期望這本書能夠以一種清晰、嚴謹的方式,深入闡述半導體激光器的速率方程理論。我希望書中能夠詳細解釋速率方程的推導過程,並清晰地界定方程中各項的物理意義,比如載流子注入、復閤、光子産生、損耗等。我非常關注書中如何利用速率方程來分析和預測激光器的輸齣特性,例如,如何計算閾值電流、斜率效率、輸齣功率、光譜特性以及動態響應。我希望書中能夠包含一些不同工作條件下的速率方程模型,並討論它們在實際應用中的局限性。此外,我希望書中能夠提供一些實際的設計案例,展示如何通過調整設計參數來優化激光器的性能,比如如何設計具有特定調製帶寬或低噪聲特性的激光器。我希望通過這本書,能夠建立起對半導體激光器速率方程理論的深刻理解,從而在工作中能夠更準確地評估和選擇激光器,並為係統集成提供更科學的依據。

評分

我一直對半導體激光器的輸齣特性非常感興趣,特彆是它為何會在特定電流下突然開始發光,以及為什麼它的輸齣功率會隨著電流的變化而變化。我閱讀瞭一些科普讀物,但總覺得缺乏一個嚴謹的理論解釋。這本書的標題,特彆是“速率方程理論”,讓我覺得找到瞭解決問題的關鍵。我希望這本書能夠從最基礎的物理原理齣發,詳細解釋載流子是如何在半導體材料中産生和存在的,以及它們是如何與光子相互作用的。我期待書中能夠清晰地推導齣速率方程,並解釋方程中每一項的物理意義,例如,什麼是載流子壽命,什麼是光子壽命,它們是如何影響激光器性能的。我希望書中能夠用大量的圖示來輔助說明,讓那些抽象的數學公式變得容易理解。我對書中關於如何利用速率方程來分析激光器的閾值特性非常期待,例如,如何計算齣産生激光的最小電流,以及這個閾值電流是如何受到材料特性和器件結構的影響的。同時,我也希望書中能夠探討激光器的動態響應,比如當注入電流發生變化時,輸齣光強是如何隨之變化的。這本書對我來說,就像是解鎖半導體激光器“心髒”的鑰匙,我希望通過它,能夠真正理解它為何如此工作。

評分

作為一名剛剛接觸半導體激光器設計的學生,我感到非常迷茫。市麵上的資料要麼過於泛泛,要麼過於深入,很難找到一個適閤我當前階段的學習材料。這本書的齣現,讓我看到瞭希望。它將“速率方程理論”作為核心內容,這正是我目前最迫切需要掌握的知識。我理解,速率方程是描述半導體激光器內部光子和載流子動態行為的數學模型,是理解激光器工作原理和優化設計的基礎。我希望這本書能夠以一種循序漸進的方式,從最基礎的物理概念開始,逐步推導齣速率方程的各種形式,並清晰地解釋方程中各項的物理意義。我希望書中能有足夠的插圖和圖示,幫助我理解那些復雜的能量躍遷和光子産生過程。我對書中關於如何利用速率方程來分析激光器的穩態特性非常感興趣,例如,如何通過速率方程來計算激光器的閾值電流、斜率效率以及輸齣光功率隨注入電流的變化關係。我也希望書中能夠討論不同材料體係和結構(如量子阱、量子點)的激光器,在速率方程的錶達和應用上可能存在的差異。更重要的是,我希望這本書能提供一些具體的計算案例,讓我能夠親手實踐,將理論知識轉化為解決實際問題的能力。畢竟,理論學習的最終目的是為瞭指導實踐,我希望這本書能為我打下堅實的基礎,讓我能夠更有信心地去探索半導體激光器設計的奧秘。

評分

這本書我猶豫瞭很久纔下手,畢竟“理論”兩個字就帶著一種生人勿近的距離感,而“速率方程”更是讓我望而卻步。但是,近來工作上確實遇到瞭瓶頸,尤其是在理解某些激光器輸齣特性的變化規律時,總感覺隔瞭一層紗。我花瞭很長時間在網上搜尋各種資料,看瞭不少論文,但總覺得零散,缺乏係統性。當我看到這本書的封麵和目錄時,心中還是升起瞭一絲希望。它承諾深入講解速率方程的理論基礎,這正是我急需的。我希望這本書能像一本武功秘籍,將那些抽象的公式和概念一層層剝開,讓我能夠真正理解其背後蘊含的物理機製。我尤其關注書中對各種速率方程模型在不同工作條件下的適用性和局限性的討論,以及如何通過調整設計參數來優化激光器的性能。此外,我希望書中能有足夠多的例證,能夠將理論與實際設計緊密結閤起來,例如,如何利用速率方程來預測激光器的閾值電流、光輸齣功率、綫寬以及調製響應等關鍵參數,並且能夠指導我們在設計中規避一些常見的陷阱。如果書中能夠提供一些實用的設計工具或方法論,那就更完美瞭。畢竟,理論最終是要服務於實踐的,我需要的是能夠轉化為實際設計思路和操作方法的知識。這本書的厚度也讓我感到一絲欣慰,這說明它很可能涵蓋瞭足夠深入的內容,而不僅僅是蜻蜓點水。我期待著通過這本書的學習,能夠構建起一個更加堅實和完善的半導體激光器設計理論體係,從而在未來的研究和開發中更加得心應手。

評分

我是一名對物理學充滿熱情的愛好者,尤其對激光技術的發展曆程和背後的科學原理感到著迷。半導體激光器作為現代科技的重要組成部分,其獨特的工作方式一直吸引著我。雖然我不是專業的半導體工程師,但我希望通過閱讀這本書,能夠係統地瞭解半導體激光器的設計理論,特彆是其核心的速率方程理論。我期望這本書能夠用一種相對易懂但又不失嚴謹的方式,解釋速率方程是如何建立在半導體物理和量子力學的基礎之上的。我希望書中能夠詳細介紹載流子動力學和光子動力學之間的耦閤關係,以及受激輻射和自發輻射在激光器工作中的作用。我特彆期待書中能夠清晰地解釋速率方程中的各項參數,比如注入電流、載流子密度、光子密度、增益係數、損耗係數等,以及它們如何共同決定激光器的輸齣特性。如果書中能夠提供一些圖解或類比,幫助我形象地理解這些抽象的概念,那就更好瞭。我希望通過這本書,我能夠初步理解如何通過改變設計參數來影響激光器的輸齣功率、光譜、閾值等關鍵指標,從而對半導體激光器的設計有一個更宏觀的認識。即便我不能親自進行設計,我也希望能對這項技術有更深入、更科學的理解。

評分

一直以來,我對半導體激光器的內部工作機製充滿瞭疑問。盡管我已經掌握瞭一些基礎的半導體物理知識,但當我深入瞭解激光器時,總覺得缺失瞭關鍵的一環。這本書的標題,特彆是“速率方程理論”,讓我覺得找到瞭通往更深層次理解的鑰匙。我希望這本書能夠從最基本的物理過程講起,比如電子-空穴對的産生、注入、復閤,以及光子的産生和傳播。我期待書中能夠清晰地解釋速率方程是如何描述這些過程的,以及方程中各項的物理含義,比如載流子壽命、光子壽命、受激輻射速率、自發輻射速率等等。我希望書中能夠提供不同復雜程度的速率方程模型,從最簡單的單模速率方程到更復雜的考慮多模、空間燒孔效應的模型,並解釋它們各自的適用場景和局限性。我非常想瞭解速率方程如何用來分析激光器的閾值行為,以及如何通過改變參數來優化閾值特性。同時,我也對激光器的動態特性非常感興趣,例如,它如何響應電流的快速變化,以及如何通過速率方程來理解和預測其調製性能。如果書中能包含一些關於如何利用速率方程進行數值模擬的介紹,那對我來說將非常有價值,因為我希望能夠將理論知識應用於實際的模擬和設計中。我希望這本書能夠成為我理解半導體激光器內在運作邏輯的“聖經”。

評分

作為一名在光學領域工作的研究人員,我深知半導體激光器在現代科技中的重要性,而速率方程理論更是理解其精妙之處的核心。雖然我並非半導體器件的專業齣身,但長期的科研工作讓我深切體會到理論指導實踐的重要性。這本書的齣現,讓我看到瞭一個深入學習速率方程理論的絕佳機會。我期望本書能夠提供一套係統、完整的速率方程理論框架,從基礎的物理概念齣發,嚴謹地推導齣各種速率方程模型,並深入分析其適用範圍和局限性。我特彆希望書中能夠詳細闡述速率方程如何描述激光器的穩態和動態行為,包括閾值特性、增益飽和、綫寬、調製響應等關鍵物理過程。我非常關注書中對不同速率方程模型的比較和分析,以及如何根據具體的應用需求選擇閤適的模型。此外,我希望書中能夠提供一些實際的設計案例,展示如何利用速率方程來優化激光器的性能,例如,如何通過調整材料參數、結構設計或工作條件來提高效率、降低噪聲或拓展帶寬。如果書中能涉及一些數值模擬方法,並提供相應的算法或代碼示例,那就更具指導意義瞭。我期望通過這本書,能夠構建起對半導體激光器速率方程理論更加深刻和全麵的理解,從而為我的研究工作提供更堅實的理論基礎和更廣闊的視野。

評分

我是一名對光電子學領域充滿好奇的學生,在學習過程中,我發現半導體激光器是一個既迷人又充滿挑戰的研究方嚮。尤其是在課堂上接觸到“速率方程”這個概念時,我感到既陌生又重要。我知道它對於理解激光器的內部工作機製至關重要,但具體的推導過程和物理意義卻讓我感到睏惑。這本書的齣現,讓我看到瞭係統學習速率方程理論的希望。我希望這本書能夠以一種循序漸進的方式,從最基本的半導體物理概念講起,逐步引齣載流子和光子的動力學方程。我期待書中能夠清晰地解釋速率方程的每一項,比如注入電流、載流子壽命、光子壽命、增益、損耗等等,以及它們之間的相互作用。我尤其希望書中能夠有大量的插圖和圖示,幫助我理解那些抽象的數學模型,例如,載流子和光子密度的變化過程。我希望通過這本書,我能夠理解如何利用速率方程來分析激光器的穩態特性,比如閾值電流、輸齣功率和效率,以及如何利用它來理解激光器的動態特性,比如如何對電流調製做齣響應。如果書中能提供一些簡單的計算示例,讓我能夠動手計算,那將對我非常有幫助。我希望這本書能夠成為我理解半導體激光器工作原理的“敲門磚”。

評分

我是一名有多年半導體器件研發經驗的工程師,雖然之前接觸過一些激光器的基礎知識,但對於其核心的速率方程理論,總覺得不夠係統和深入。尤其是在麵對一些新穎的激光器結構或者復雜的工作模式時,僅憑經驗很難做齣準確的預測和優化。這本書的書名直接點明瞭其核心內容,讓我眼前一亮。我期望這本書能夠提供一套完整和嚴謹的速率方程理論體係,從量子力學和電磁學基本原理齣發,詳細推導各種速率方程模型,並對其中的近似和假設進行深入的探討。我尤其關注書中對速率方程在不同工作狀態下的行為分析,比如低注入、高注入、連續波以及脈衝工作模式下,速率方程的適用性和修正。我希望書中能夠詳細闡述速率方程如何關聯載流子濃度、光強、光子壽命、載流子壽命以及注入電流等關鍵參數,從而揭示激光器的動力學特性。我也希望書中能夠對速率方程在激光器設計中的應用進行詳細的闡述,例如,如何利用速率方程來設計具有特定輸齣功率、光譜特性、調製帶寬或低噪聲性能的半導體激光器。書中最好能提供一些實際的設計案例,展示如何通過求解和分析速率方程來解決實際工程問題,並給齣相應的計算方法和工具。我希望通過這本書的學習,能夠顯著提升我對半導體激光器動力學行為的理解深度,從而在未來的研發工作中能夠更加精準地設計和優化各類半導體激光器。

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