半导体激光器速率方程理论(上册) 9787030478122 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030478122

商品编码：29624923952

包装：圆脊精装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名:半导体激光器速率方程理论(上册)

定价：148.00元

售价：108.0元,便宜40.0元,折扣72

作者:郭长志

出版社：科学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787030478122

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版次：1

装帧：圆脊精装

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导语_点评_推荐词

内容提要

本书分三章，章详细讨论半导体异质结构的注入(激发)及其电流机制、能带图表述、并着重探讨与新近垂直腔面发射激光器的发展密切相关的多层同型异质结理论。同时也为速率方程理论的建立提供坚实的物理和理论背景，并打好编程计算的基础。第二章建立为光子与电子相互作用作微观唯象表述的速率方程组、详细探讨光限制因子的全量子理论、并讨论电子和光子相互作用动平衡静态解，如阈值及其无阈值微腔效应、光功率-电流特性、端面返射、激光模式及其出射光束结构、模式竞争和转换等静态现象。第三章则将深入探讨半导体激光器包括延迟、激光过冲、和张弛振荡三个基本过程的瞬态行为、小信号的电流、光流、和微波加热三种调制方式及其调制带宽的理论、控制、和设计。大信号简谐调制及其调制带宽、脉码调制及其眼图的行为、不稳定和双稳态现象、振幅和相位噪音、抖动等*过程及其与谱线宽度的关系等动力学行为及其控制、设计、和应用。

目录

作者介绍

文摘

序言

《光电材料与器件（上册）》 内容简介 本书是《光电材料与器件》系列教材的上册，旨在为读者提供关于光电材料基础理论、关键物理机制以及常用光电器件工作原理的全面而深入的介绍。本书力求理论与实践相结合，既有扎实的物理学和材料科学基础，又紧密围绕现代光电子技术的发展前沿，为读者构建一个清晰、系统的光电世界认知框架。 第一篇：光电材料基础 本篇将从最基本的层面出发，为读者奠定坚实的光电材料理解基础。 第一章：晶体结构与衍射 引言： 深入探讨固体材料的微观世界，介绍晶体作为构建光电功能材料的基本单元。 晶体结构基础： 详细讲解点阵、基元、晶胞、晶向、晶面等基本概念。通过对常见晶体结构（如立方、六方、四方等）的分析，让读者理解原子在空间中的排列规律。 布拉维格子与对称性： 介绍布拉维格子系统及其七大晶系，并深入讨论晶体对称性对材料光学、电学性质的影响。 X射线衍射： 阐述X射线衍射的基本原理，包括布拉格方程，以及其在测定晶体结构、分析晶体缺陷方面的重要作用。 多晶体与非晶体： 对比晶体、多晶体和非晶体在结构上的差异，以及这些差异如何影响其宏观性能。 第二章：能带理论 引言： 揭示原子结合形成固体后，电子能级发生劈裂并形成能带的本质原因。 周期势场中的电子运动： 介绍Bloch定理，解释电子在周期性电场中的行为，这是理解能带形成的核心。 能带的形成与分类： 详细讲解费米能级、导带、价带、禁带等概念，并根据能带结构将材料划分为导体、半导体和绝缘体。 有效质量与导电机制： 引入有效质量的概念，解释其在描述电子和空穴在材料中运动时的重要性，并阐述不同材料的导电机制。 态密度与载流子浓度： 介绍态密度函数，以及如何通过能带结构和费米能级计算材料中的载流子浓度，为后续器件分析奠定基础。 第三章：半导体中的载流子 引言： 聚焦于光电领域最重要的材料——半导体，深入探讨其载流子特性。 本征半导体： 分析本征半导体的导电机制，计算其载流子浓度与温度的关系，并讲解其在光学吸收和发射方面的基本特征。 杂质半导体： 详细介绍掺杂的概念，包括n型和p型半导体的形成机理、杂质能级、以及载流子浓度的变化。 载流子输运： 阐述载流子在电场作用下的漂移运动和浓度梯度驱动下的扩散运动，并介绍迁移率等关键参数。 载流子复合： 深入分析电子-空穴复合的各种机制，包括辐射复合、非辐射复合（俄歇复合、缺陷辅助复合等），以及复合速率的计算。 第四章：半导体的光学性质 引言： 探讨半导体材料与光之间的相互作用，这是光电器件工作的核心。 光吸收： 详细分析本征吸收和杂质吸收，讲解吸收系数与光子能量、材料能带结构的关系，以及吸收边等概念。 光发射： 介绍半导体中的光致发光和电致发光现象，阐述不同发光机制（如直接带隙和间接带隙材料的发光差异）。 折射率与反射率： 讨论半导体材料的折射率色散和电磁波在材料界面上的反射和折射规律。 非线性光学效应： 简要介绍在强光场下，半导体材料可能表现出的二次谐波产生、光克尔效应等非线性光学现象。 第二篇：光电器件原理 本篇将基于第一篇建立的光电材料基础，详细介绍几种核心的光电器件的工作原理、结构设计和性能特点。 第五章：PN结理论 引言： PN结是大多数半导体光电器件的基础结构，本章将深入剖析其形成机理。 PN结的形成： 详细讲解PN结的形成过程，包括掺杂、扩散、建立等离子体平衡，以及PN结内建电势的形成。 PN结的电学特性： 分析PN结在零偏、正偏和反偏状态下的电流-电压特性，以及其整流作用的本质。 PN结的电容： 介绍PN结的结电容和扩散电容，以及这些电容在器件动态响应中的影响。 PN结的载流子注入与分离： 讲解在正偏和反偏电压下，PN结如何实现载流子的注入和分离，这是PN结光电器件工作的基础。 第六章：光电探测器 引言： 介绍光电探测器作为将光信号转换为电信号的关键器件。 光电探测器的基本原理： 阐述光生载流子的产生、收集以及电信号的输出过程。 PN结光电探测器： 详细分析PN结光电二极管、雪崩光电二极管（APD）的结构、工作原理、性能参数（如量子效率、响应速度、噪声等）及其应用。 PIN光电探测器： 讲解PIN结构相较于PN结光电二极管的优势，以及其在高响应速度和低噪声方面的表现。 光电导探测器： 介绍光电导效应，以及光电导探测器的基本原理、结构和特点。 光电热探测器： 简要介绍热敏电阻、热电偶等光电热探测器的原理，及其在红外探测等领域的应用。 第七章：发光二极管（LED） 引言： 介绍LED作为一种高效、长寿命的固态光源。 LED的工作原理： 重点讲解PN结的正偏注入下，电子-空穴复合产生光子的过程，以及辐射复合效率的重要性。 LED的结构与材料： 分析不同LED材料（如GaAs、GaN、InGaN等）及其能带结构对发光颜色和效率的影响。介绍外延生长、器件制作等工艺。 LED的光学输出特性： 讨论LED的亮度、光谱分布、发光效率、光强分布等关键参数，以及影响这些参数的因素。 LED的驱动与应用： 介绍LED的驱动电路设计，以及LED在照明、显示、通信等领域的广泛应用。 第八章：激光器基础 引言： 介绍激光器这一具有特殊意义的光源，强调其单色性、方向性和相干性。 受激发射原理： 深入讲解受激发射、自发辐射和吸收之间的玻尔兹曼分布关系，以及产生激光的必要条件（粒子数反转）。 激光器的组成部分： 分析激光器的增益介质、泵浦源和谐振腔等基本组成部分，以及它们在激光产生和输出中的作用。 激光的性质： 详细阐述激光的单色性、方向性、相干性、高亮度等优异特性，并解释这些特性在不同应用中的优势。 阈值条件与激光输出： 讲解激光振荡的阈值条件，以及输出功率与泵浦功率的关系。 总结 《光电材料与器件（上册）》全面而系统地介绍了光电材料的基础理论和常用光电器件的工作原理。本书注重理论的严谨性，同时也紧密结合实际应用，旨在帮助读者建立对光电世界的全面认知，为进一步深入学习光电子技术打下坚实的基础。本书适合高等院校本科生、研究生以及从事相关领域研究和开发的工程技术人员阅读。

评分☆☆☆☆☆

我是一个刚踏入半导体光电子学领域的年轻研究者，对于复杂的微分方程组总是心存畏惧，但在阅读这本书的过程中，这种恐惧感逐渐被一种探索未知的兴奋所取代。这本书的结构安排非常精妙，它并没有一开始就用一堆复杂的符号吓退初学者，而是先构建了一个宏观的物理图像，比如从能级结构到电流注入，每一步的逻辑推导都充满了严谨性，但同时又不失清晰的叙事性。我特别喜欢其中关于激光阈值附近行为的详细分析，作者不仅展示了如何求解稳态解，更重要的是，他解释了为什么这些解在物理上是合理的，以及这些参数在实际器件设计中的敏感性。对于那些初次接触速率方程推导的读者来说，这本书的详尽程度是前所未有的，它仿佛在手把手教你如何将复杂的物理过程转化为可计算的数学模型，这对于我未来进行仿真和优化设计至关重要，它提供的不仅仅是公式，更是一种严谨的科研思维范式。

评分☆☆☆☆☆

这套书的出版，对于整个光电子学界来说，无疑是一次重要的理论补充。我尤其欣赏作者对于速率方程在不同工作状态下（如亚阈值、近阈值、超阈值）的精确描述和参数提取方法的详尽介绍。很多时候，实验测量到的参数往往是粗糙的，而书中提供的理论模型，例如如何通过测量的小信号响应来反推增益系数和阈值电流密度，为我们提供了一套可靠的“标尺”。书中的数学表达清晰，虽然涉及偏微分方程和常微分方程的求解，但每一步的约束条件和边界设定都交代得非常清楚，杜绝了模型假设的模糊地带。这使得即便是需要将其应用于新型材料或器件结构（比如量子点激光器或垂直腔面发射激光器）的理论分析时，读者也能迅速找到切入点并进行必要的模型修正。它提供的不仅仅是“速率方程”，而是一套完整的“速率方程应用与分析工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价必须强调其在严谨性和可读性之间达成的微妙平衡。作为一本专业的学术专著，其内容密度必然很高，但《半导体激光器速率方程理论（上册）》在处理复杂数学推导时，总是适时地穿插一些直观的物理图像和类比，这极大地缓解了阅读疲劳。举个例子，书中对调制响应的讨论，作者没有直接跳到傅里叶变换域，而是先在时域内展示了不同时间常数对阶跃响应的影响，这种循序渐进的教学方法，让那些对控制理论不那么熟悉的读者也能迅速掌握其精髓。我个人认为，这本书的价值远超其“上册”的定位，它本身已经构成了一个完整且坚实的速率方程理论基础体系，为后续研究非线性效应和噪声特性做好了充足的铺垫。阅读体验流畅，逻辑严密，是该领域内不可多得的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上关于半导体激光器的书籍不少，但真正能深入浅出地将“速率方程”这一核心理论讲透彻的，屈指可数。这本书（上册）的价值在于它对理论基础的构建采取了一种近乎“考古学”的挖掘深度。它细致入微地探讨了不同几何结构（如波导、体腔）对速率方程参数的影响，这在许多概述性的教材中是常常被一笔带过的。我反复研读了其中关于腔内光场强度的演化过程的章节，作者对于光子寿命和载流子寿命的耦合关系的论述极其到位，特别是对这些寿命参数的微观起源——散射机制和复合率——的溯源分析，非常令人信服。这使得我对“为什么”速率方程是现在这个形式有了更深层次的理解，而不是仅仅停留在“记下公式”的层面。对于希望从基础原理上掌控激光器动态特性的工程师而言，这本书提供的理论深度是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体激光器速率方程理论（上册）》真是让我大开眼界，作为一个长期在光电子领域摸爬滚打的老兵，我一直觉得速率方程这块内容虽然重要，但总感觉有些晦涩难懂，直到我翻开这本书。作者在开篇就展现了极其深厚的学术功底，他没有急于抛出复杂的数学模型，而是用一种非常平易近人的方式，层层递进地剖析了激光器增益、粒子数、载流子浓度等核心概念的物理本质。特别是关于量子效率和内部损耗的讨论，作者的阐述清晰明了，将理论与实际的器件性能参数紧密结合起来。我尤其欣赏其中对稳态和动态特性的初期引入，这为后续深入理解非线性效应打下了坚实的理论基础。阅读过程中，我常常停下来，对照自己手头的数据和实验现象，发现书中的理论框架完美地契合了我们观察到的诸多不一致性，极大地帮助我修正了以往的一些简化假设。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位资深导师在耳边细细讲解，让人感觉茅塞顿开，迫不及待想进入下一章节，去探索更深层次的物理机制。