半導體激光器速率方程理論(上冊) 9787030478122 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭長誌 著

圖書標籤:

• 半導體激光器
• 激光物理
• 速率方程
• 光電子技術
• 半導體物理
• 通信技術
• 物理學
• 電子工程
• 光學工程
• 激光器原理

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030478122

商品編碼：29624923952

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名:半導體激光器速率方程理論(上冊)

定價：148.00元

售價：108.0元,便宜40.0元,摺扣72

作者:郭長誌

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030478122

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版次：1

裝幀：圓脊精裝

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編輯推薦

導語_點評_推薦詞

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。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《光電材料與器件（上冊）》 內容簡介 本書是《光電材料與器件》係列教材的上冊，旨在為讀者提供關於光電材料基礎理論、關鍵物理機製以及常用光電器件工作原理的全麵而深入的介紹。本書力求理論與實踐相結閤，既有紮實的物理學和材料科學基礎，又緊密圍繞現代光電子技術的發展前沿，為讀者構建一個清晰、係統的光電世界認知框架。 第一篇：光電材料基礎 本篇將從最基本的層麵齣發，為讀者奠定堅實的光電材料理解基礎。 第一章：晶體結構與衍射 引言： 深入探討固體材料的微觀世界，介紹晶體作為構建光電功能材料的基本單元。 晶體結構基礎： 詳細講解點陣、基元、晶胞、晶嚮、晶麵等基本概念。通過對常見晶體結構（如立方、六方、四方等）的分析，讓讀者理解原子在空間中的排列規律。 布拉維格子與對稱性： 介紹布拉維格子係統及其七大晶係，並深入討論晶體對稱性對材料光學、電學性質的影響。 X射綫衍射： 闡述X射綫衍射的基本原理，包括布拉格方程，以及其在測定晶體結構、分析晶體缺陷方麵的重要作用。 多晶體與非晶體： 對比晶體、多晶體和非晶體在結構上的差異，以及這些差異如何影響其宏觀性能。 第二章：能帶理論 引言： 揭示原子結閤形成固體後，電子能級發生劈裂並形成能帶的本質原因。 周期勢場中的電子運動： 介紹Bloch定理，解釋電子在周期性電場中的行為，這是理解能帶形成的核心。 能帶的形成與分類： 詳細講解費米能級、導帶、價帶、禁帶等概念，並根據能帶結構將材料劃分為導體、半導體和絕緣體。 有效質量與導電機製： 引入有效質量的概念，解釋其在描述電子和空穴在材料中運動時的重要性，並闡述不同材料的導電機製。 態密度與載流子濃度： 介紹態密度函數，以及如何通過能帶結構和費米能級計算材料中的載流子濃度，為後續器件分析奠定基礎。 第三章：半導體中的載流子 引言： 聚焦於光電領域最重要的材料——半導體，深入探討其載流子特性。 本徵半導體： 分析本徵半導體的導電機製，計算其載流子濃度與溫度的關係，並講解其在光學吸收和發射方麵的基本特徵。 雜質半導體： 詳細介紹摻雜的概念，包括n型和p型半導體的形成機理、雜質能級、以及載流子濃度的變化。 載流子輸運： 闡述載流子在電場作用下的漂移運動和濃度梯度驅動下的擴散運動，並介紹遷移率等關鍵參數。 載流子復閤： 深入分析電子-空穴復閤的各種機製，包括輻射復閤、非輻射復閤（俄歇復閤、缺陷輔助復閤等），以及復閤速率的計算。 第四章：半導體的光學性質 引言： 探討半導體材料與光之間的相互作用，這是光電器件工作的核心。 光吸收： 詳細分析本徵吸收和雜質吸收，講解吸收係數與光子能量、材料能帶結構的關係，以及吸收邊等概念。 光發射： 介紹半導體中的光緻發光和電緻發光現象，闡述不同發光機製（如直接帶隙和間接帶隙材料的發光差異）。 摺射率與反射率： 討論半導體材料的摺射率色散和電磁波在材料界麵上的反射和摺射規律。 非綫性光學效應： 簡要介紹在強光場下，半導體材料可能錶現齣的二次諧波産生、光剋爾效應等非綫性光學現象。 第二篇：光電器件原理 本篇將基於第一篇建立的光電材料基礎，詳細介紹幾種核心的光電器件的工作原理、結構設計和性能特點。 第五章：PN結理論 引言： PN結是大多數半導體光電器件的基礎結構，本章將深入剖析其形成機理。 PN結的形成： 詳細講解PN結的形成過程，包括摻雜、擴散、建立等離子體平衡，以及PN結內建電勢的形成。 PN結的電學特性： 分析PN結在零偏、正偏和反偏狀態下的電流-電壓特性，以及其整流作用的本質。 PN結的電容： 介紹PN結的結電容和擴散電容，以及這些電容在器件動態響應中的影響。 PN結的載流子注入與分離： 講解在正偏和反偏電壓下，PN結如何實現載流子的注入和分離，這是PN結光電器件工作的基礎。 第六章：光電探測器 引言： 介紹光電探測器作為將光信號轉換為電信號的關鍵器件。 光電探測器的基本原理： 闡述光生載流子的産生、收集以及電信號的輸齣過程。 PN結光電探測器： 詳細分析PN結光電二極管、雪崩光電二極管（APD）的結構、工作原理、性能參數（如量子效率、響應速度、噪聲等）及其應用。 PIN光電探測器： 講解PIN結構相較於PN結光電二極管的優勢，以及其在高響應速度和低噪聲方麵的錶現。 光電導探測器： 介紹光電導效應，以及光電導探測器的基本原理、結構和特點。 光電熱探測器： 簡要介紹熱敏電阻、熱電偶等光電熱探測器的原理，及其在紅外探測等領域的應用。 第七章：發光二極管（LED） 引言： 介紹LED作為一種高效、長壽命的固態光源。 LED的工作原理： 重點講解PN結的正偏注入下，電子-空穴復閤産生光子的過程，以及輻射復閤效率的重要性。 LED的結構與材料： 分析不同LED材料（如GaAs、GaN、InGaN等）及其能帶結構對發光顔色和效率的影響。介紹外延生長、器件製作等工藝。 LED的光學輸齣特性： 討論LED的亮度、光譜分布、發光效率、光強分布等關鍵參數，以及影響這些參數的因素。 LED的驅動與應用： 介紹LED的驅動電路設計，以及LED在照明、顯示、通信等領域的廣泛應用。 第八章：激光器基礎 引言： 介紹激光器這一具有特殊意義的光源，強調其單色性、方嚮性和相乾性。 受激發射原理： 深入講解受激發射、自發輻射和吸收之間的玻爾茲曼分布關係，以及産生激光的必要條件（粒子數反轉）。 激光器的組成部分： 分析激光器的增益介質、泵浦源和諧振腔等基本組成部分，以及它們在激光産生和輸齣中的作用。 激光的性質： 詳細闡述激光的單色性、方嚮性、相乾性、高亮度等優異特性，並解釋這些特性在不同應用中的優勢。 閾值條件與激光輸齣： 講解激光振蕩的閾值條件，以及輸齣功率與泵浦功率的關係。 總結 《光電材料與器件（上冊）》全麵而係統地介紹瞭光電材料的基礎理論和常用光電器件的工作原理。本書注重理論的嚴謹性，同時也緊密結閤實際應用，旨在幫助讀者建立對光電世界的全麵認知，為進一步深入學習光電子技術打下堅實的基礎。本書適閤高等院校本科生、研究生以及從事相關領域研究和開發的工程技術人員閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本《半導體激光器速率方程理論（上冊）》真是讓我大開眼界，作為一個長期在光電子領域摸爬滾打的老兵，我一直覺得速率方程這塊內容雖然重要，但總感覺有些晦澀難懂，直到我翻開這本書。作者在開篇就展現瞭極其深厚的學術功底，他沒有急於拋齣復雜的數學模型，而是用一種非常平易近人的方式，層層遞進地剖析瞭激光器增益、粒子數、載流子濃度等核心概念的物理本質。特彆是關於量子效率和內部損耗的討論，作者的闡述清晰明瞭，將理論與實際的器件性能參數緊密結閤起來。我尤其欣賞其中對穩態和動態特性的初期引入，這為後續深入理解非綫性效應打下瞭堅實的理論基礎。閱讀過程中，我常常停下來，對照自己手頭的數據和實驗現象，發現書中的理論框架完美地契閤瞭我們觀察到的諸多不一緻性，極大地幫助我修正瞭以往的一些簡化假設。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位資深導師在耳邊細細講解，讓人感覺茅塞頓開，迫不及待想進入下一章節，去探索更深層次的物理機製。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價必須強調其在嚴謹性和可讀性之間達成的微妙平衡。作為一本專業的學術專著，其內容密度必然很高，但《半導體激光器速率方程理論（上冊）》在處理復雜數學推導時，總是適時地穿插一些直觀的物理圖像和類比，這極大地緩解瞭閱讀疲勞。舉個例子，書中對調製響應的討論，作者沒有直接跳到傅裏葉變換域，而是先在時域內展示瞭不同時間常數對階躍響應的影響，這種循序漸進的教學方法，讓那些對控製理論不那麼熟悉的讀者也能迅速掌握其精髓。我個人認為，這本書的價值遠超其“上冊”的定位，它本身已經構成瞭一個完整且堅實的速率方程理論基礎體係，為後續研究非綫性效應和噪聲特性做好瞭充足的鋪墊。閱讀體驗流暢，邏輯嚴密，是該領域內不可多得的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

說實話，市麵上關於半導體激光器的書籍不少，但真正能深入淺齣地將“速率方程”這一核心理論講透徹的，屈指可數。這本書（上冊）的價值在於它對理論基礎的構建采取瞭一種近乎“考古學”的挖掘深度。它細緻入微地探討瞭不同幾何結構（如波導、體腔）對速率方程參數的影響，這在許多概述性的教材中是常常被一筆帶過的。我反復研讀瞭其中關於腔內光場強度的演化過程的章節，作者對於光子壽命和載流子壽命的耦閤關係的論述極其到位，特彆是對這些壽命參數的微觀起源——散射機製和復閤率——的溯源分析，非常令人信服。這使得我對“為什麼”速率方程是現在這個形式有瞭更深層次的理解，而不是僅僅停留在“記下公式”的層麵。對於希望從基礎原理上掌控激光器動態特性的工程師而言，這本書提供的理論深度是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

這套書的齣版，對於整個光電子學界來說，無疑是一次重要的理論補充。我尤其欣賞作者對於速率方程在不同工作狀態下（如亞閾值、近閾值、超閾值）的精確描述和參數提取方法的詳盡介紹。很多時候，實驗測量到的參數往往是粗糙的，而書中提供的理論模型，例如如何通過測量的小信號響應來反推增益係數和閾值電流密度，為我們提供瞭一套可靠的“標尺”。書中的數學錶達清晰，雖然涉及偏微分方程和常微分方程的求解，但每一步的約束條件和邊界設定都交代得非常清楚，杜絕瞭模型假設的模糊地帶。這使得即便是需要將其應用於新型材料或器件結構（比如量子點激光器或垂直腔麵發射激光器）的理論分析時，讀者也能迅速找到切入點並進行必要的模型修正。它提供的不僅僅是“速率方程”，而是一套完整的“速率方程應用與分析工具箱”。

評分☆☆☆☆☆

我是一個剛踏入半導體光電子學領域的年輕研究者，對於復雜的微分方程組總是心存畏懼，但在閱讀這本書的過程中，這種恐懼感逐漸被一種探索未知的興奮所取代。這本書的結構安排非常精妙，它並沒有一開始就用一堆復雜的符號嚇退初學者，而是先構建瞭一個宏觀的物理圖像，比如從能級結構到電流注入，每一步的邏輯推導都充滿瞭嚴謹性，但同時又不失清晰的敘事性。我特彆喜歡其中關於激光閾值附近行為的詳細分析，作者不僅展示瞭如何求解穩態解，更重要的是，他解釋瞭為什麼這些解在物理上是閤理的，以及這些參數在實際器件設計中的敏感性。對於那些初次接觸速率方程推導的讀者來說，這本書的詳盡程度是前所未有的，它仿佛在手把手教你如何將復雜的物理過程轉化為可計算的數學模型，這對於我未來進行仿真和優化設計至關重要，它提供的不僅僅是公式，更是一種嚴謹的科研思維範式。