半导体激光器激光波导模式理论下册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志编著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030462619

商品编码：10068505428

出版时间：2015-11-01

作  者:郭长志 编著 著作 定  价:168 出 版 社:科学出版社 出版日期:2015年11月01日 页  数:452 装  帧:精装 ISBN:9787030462619 ●第3章缓变波导
●3.1延伸抛物型波导
●3.1.1二维延伸抛物型实折射率波导
●3.1.2出射光束
●3.1.3一维延伸抛物型复折射率波导
●3.1.4模式稳定性
●3.2突变—缓变波导
●3.2.1模式电场方程的一维化
●3.2.2突变—延伸抛物型波导
●3.2.3突变—平方正切波导
●3.2.4突变—延伸幂函数波导
●3.3截断缓变波导
●3.3.1突变—平方双曲正切波导
●3.3.2突变—截断幂函数波导
●3.4有源区内的注入载流子分布
●3.4.1载流子的双极性扩散过程
●3.4.2有源区内垂直于结平面方向的载流子分布
●3.4.3结电流分布模型
●3.4.4一维化结电压模型
●3.4.5二维条形结电压分布和改进的模型
●部分目录

内容简介

本书讨论用半导体和金属等材料实现光波导腔作用的设计理论。共分四章，**章论述经典场论基础、半导体和金属材料的光学性质及其理论、光波导腔的可能结构方案。第二、第三章分别系统讨论集中反馈方式的突变和缓变光波导结构与其光模式的空间和频谱分布的关系及其控制作用和设计。第四章讨论分布反馈方式的水平腔和垂直腔光波导结构与其光模式的空间和频谱分布的关系及其控制作用和设计。

《半导体激光器激光波导模式理论下册》是一本聚焦于半导体激光器核心物理机制和工程应用原理的学术专著，深入探讨了构成现代信息技术基石的半导体激光器中，激光波导与光模式传播的精妙理论。本册内容承接上册，系统性地阐述了半导体激光器中更为复杂和先进的波导结构、多模行为、偏振特性以及光场与物质相互作用的深层机理。 本书首先从基本原理出发，回顾了半导体材料的光学特性，如能带结构、载流子动力学以及光生电荷的产生与复合过程，这是理解激光器增益机制和光场形成的基础。随后，重点深入到半导体激光器中的波导结构设计与分析。不同于简单的单模波导，本册详细介绍了多层膜结构、脊形波导、嵌入式波导等复杂波导的设计理念，以及它们如何影响光场的限制和传播。书中对波导的有效折射率法、模式匹配法等求解光场分布的方法进行了详尽推导和阐释，并结合有限元法、有限差分法等数值模拟技术，展示了如何精确预测和优化波导的各项性能参数。 特别地，本书花费大量篇幅探讨了激光器中的多模现象。在实际的半导体激光器制造中，由于波导结构的不完美、尺寸的变化或增益分布的不均匀，常常会激发并支持多种横向模式的传播。这些高阶模式的存在，对于激光器的光谱特性、输出功率、光束质量以及在光纤通信、激光加工等应用中的性能都有着至关重要的影响。本书深入分析了不同模式的场分布、传播常数、损耗以及模式间的耦合机理，并提出了抑制高阶模式、增强基模输出的有效手段，例如通过精心设计的波导横截面形状、增益分布的调控以及注入光强的优化。 偏振特性是半导体激光器另一个不容忽视的重要方面。许多应用，如偏振敏感的光学测量、偏振复用通信系统等，都对激光器的偏振输出有严格要求。本书系统地分析了决定半导体激光器偏振特性的各种物理因素，包括材料的晶体结构、波导的几何对称性、增益各向异性、以及腔内反射镜的偏振依赖性等。通过理论建模和仿真分析，书中揭示了如何设计和制造具有稳定线偏振或圆偏振输出的半导体激光器，并探讨了偏振控制的常用技术，如采用特定晶向的半导体材料、设计非对称波导结构、引入偏振保持耦合器等。 此外，本书还对光场与半导体材料的相互作用进行了更深层次的探讨。这包括了激子-极化激元耦合、非线性光学效应在半导体激光器中的表现，以及载流子注入、光场反馈与增益饱和等动力学过程的相互耦合。这些相互作用深刻地影响着激光器的阈值特性、动态响应、谱线展宽以及调制性能。书中通过引入复杂的速率方程组以及更精细的量子力学模型，对这些动力学过程进行了严谨的分析，并为理解和设计高性能的半导体激光器提供了坚实的理论基础。 在应用层面，本书也紧密结合了最新的研究进展和工程实践。例如，在分布式反馈（DFB）激光器和分布式布拉格反射（DBR）激光器中，波导模式的精确控制是实现窄线宽、高边模抑制比的关键；在量子点激光器和量子阱激光器中，微纳结构波导的设计直接关系到器件的增益特性和激射性能；在光通信系统中，如何利用多模光纤与半导体激光器的耦合，以及如何克服多模色散问题，也是本书所关注的重点。 本书的写作风格严谨而清晰，理论推导详细，同时辅以大量的图表和数值计算示例，帮助读者更好地理解抽象的物理概念。每一章节都力求从基础原理出发，逐步深入到复杂的理论模型和工程应用，力求为读者构建一个全面、深入且实用的半导体激光器波导模式理论知识体系。读者可以通过本书，不仅能够掌握半导体激光器内部光场传播的基本规律，更能理解不同波导结构和工作条件下，激光器性能表现的内在联系，从而为从事相关领域的研究、开发和应用工作打下坚实的基础。 本书适合高等院校物理、电子工程、光学工程等专业的本科生、研究生以及相关领域的科研人员和工程师阅读。通过对本书的学习，读者将能够： 1. 深入理解半导体激光器中的波导形成机理：掌握不同波导结构（如脊形波导、嵌入式波导、多层膜波导等）的物理原理，以及它们如何限制和引导光场。 2. 掌握光模式的分析方法：熟悉求解波导中光模式的理论方法，如有效折射率法、模式匹配法，并了解数值模拟在波导模式分析中的应用。 3. 理解并分析多模激光器的行为：深入探讨多模现象的产生原因，分析高阶模式的特性，并掌握抑制高阶模式、获得良好光束质量的方法。 4. 掌握半导体激光器的偏振特性理论：理解影响激光器偏振输出的各种因素，并学习如何设计和控制激光器的偏振状态。 5. 认识光场与半导体材料的深层相互作用：了解激子、载流子动力学、非线性效应等在激光器工作中的作用。 6. 拓展在具体器件和应用中的知识：将理论知识与DFB/DBR激光器、量子点/阱激光器、光通信等实际应用联系起来。 总而言之，《半导体激光器激光波导模式理论下册》是一本不可多得的、内容丰富且具有高度理论和实践价值的专著，是深入理解现代半导体激光器工作原理的必读之作。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚接触半导体激光器领域的学生，我对《半导体激光器激光波导模式理论下册》这本书的评价可能会更加侧重于它的入门引导性和启发性。上册我还没有来得及细看，但这本下册的内容却让我感到既有挑战性又充满乐趣。我特别喜欢书中对于“模式衍射”和“模式干涉”的讲解，作者通过生动的比喻和易于理解的图示，将这些抽象的光学现象具象化。例如，在解释模式干涉时，作者将其类比为水波的叠加，直观地展现了同相和反相叠加时可能产生的增强和抵消效应，这让我对激光器的相干性有了初步的认识。书中关于“损耗机制”的章节也让我受益匪浅，我了解到了不同类型的损耗，如散射损耗、吸收损耗以及辐射损耗，以及它们是如何影响激光器的阈值功率和输出效率的。作者还对一些常见的波导结构，如条形脊波导、埋层波导等，进行了比较分析，并阐述了它们各自的优缺点，这对于我理解不同类型激光器的设计理念非常有帮助。虽然我还需要花更多时间去消化书中的理论细节，但这本书无疑为我打开了一扇通往半导体激光器奥秘的大门，我非常期待能从中获得更多知识。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《半导体激光器激光波导模式理论下册》之前，我曾花费大量时间研究过一些相关的技术文档和研究论文，但总感觉缺乏一个系统性的理论框架来串联这些零散的知识点。这本书的出现，恰好填补了这一空白。我非常欣赏作者在内容组织上的匠心独运。书中对于不同类型的波导结构，例如单模光纤、多模光纤、以及特定设计的集成光波导，都进行了细致的分析，并分别阐述了它们在激光器应用中的优势和局限性。我特别喜欢其中关于“模式耦合”的章节，它不仅解释了模式耦合的物理机制，还深入探讨了如何通过设计和控制来优化耦合效率，这对于提高激光器的输出功率和稳定性至关重要。此外，书中对“增益均匀性”和“模式选择性”的讨论也让我茅塞顿开，原来这些看似微小的设计细节，竟然对最终的光谱特性和远场分布有着如此巨大的影响。我还在书中找到了关于新型波导材料和结构的一些前沿介绍，这让我对未来半导体激光器的发展方向有了更清晰的认识。总的来说，这本书不仅是一本理论专著，更是一本指导实际工程设计和应用开发的宝典，它的实用性和前瞻性都让我印象深刻。

评分☆☆☆☆☆

我一直对光波在波导中的传播行为感到非常好奇，尤其是当涉及到激光器这种高能量密度的应用时。这本《半导体激光器激光波导模式理论下册》正好满足了我对这方面的求知欲。这本书的结构安排非常合理，从最基础的波动方程出发，逐步深入到复杂的多模波导分析。我特别赞赏书中关于“特征方程”的推导过程，作者清晰地解释了如何通过求解这个方程来确定波导的模式以及它们的传播常数。对于我这样对数学推导不是特别敏感的读者来说，这种详尽的讲解是极其宝贵的。此外，书中还详细讨论了不同材料参数，如折射率、增益系数等，对波导模式的影响，以及如何通过调整这些参数来优化激光器的性能。我还在书中看到了关于“模式能量守恒”和“模式功率分配”的讨论，这让我对能量如何在不同模式之间传递有了更深刻的理解。这本书不仅涵盖了理论的深度，还兼顾了实际应用的广度，对我在理解和改进半导体激光器方面提供了很多有益的启示。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体激光器激光波导模式理论下册》的封面设计实在是太吸引人了，深邃的蓝色搭配着若隐若现的金色线条，仿佛就预示着书中将要揭示的那些奥妙无穷的光学世界。我一直对激光技术，尤其是半导体激光器的工作原理充满好奇，但又常常被那些复杂的数学公式和抽象的物理概念弄得晕头转向。这次看到这本书的下册，我抱持着既期待又有点忐忑的心情。我希望它能像上册那样，在严谨的理论基础上，用更加直观、更具启发性的方式来讲解那些核心概念。比如，关于波导模式的形成和演化，我希望能看到更丰富的图示和模拟，能够清晰地展现不同模式在波导中的传播轨迹，以及它们之间可能产生的干涉和衍射现象。同时，对于一些关键的理论推导，我希望作者能够给出更详细的步骤，甚至是一些重要的中间结论，以便我能够一步步地理解其中的逻辑。我特别关注书中关于非线性效应的部分，例如自聚焦、自相位调制等，这些都是影响激光器性能的重要因素，如果能有深入浅出的讲解，那就太棒了。总而言之，我期待这本书能让我对半导体激光器的波导模式理论有一个更深刻、更系统的认识，并且能够激发我对这个领域更进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我拿到《半导体激光器激光波导模式理论下册》这本书，第一眼就被它的厚度和其中密集的公式吓到了。老实说，我对理论物理方面的知识掌握得并不算特别扎实，所以一开始还有些担心自己能否完全理解其中的内容。然而，当我翻开书页，开始阅读时，我发现我的担忧是多余的。作者在讲解复杂的概念时，并没有一味地堆砌公式，而是花了大量的篇幅来解释这些公式背后的物理意义。例如，在讲解“束缚态”和“辐射态”时，作者通过生动的类比，比如把光波想象成在弹簧上振动的粒子，以及引入“能带”的概念，让我对这些抽象的物理图像有了更清晰的认识。书中还包含了很多精心绘制的插图，这些插图不仅美观，而且准确地反映了理论所描述的物理现象，比如不同模式的场分布、波导界面的反射和折射等等，极大地帮助了我理解那些复杂的数学模型。我尤其欣赏书中关于“模式有效折射率”的推导过程，作者循序渐进，一步步地引导读者理解这个关键参数是如何影响模式行为的。虽然这本书确实需要一定的基础知识，但我觉得它已经尽最大努力去降低理解的门槛了。