半導體激光器波導模式理論(上冊) 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
• 波導模式
• 光學
• 激光物理
• 半導體物理
• 光電子學
• 理論物理
• 通信技術
• 光波導
• 集成光學

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030457172

商品編碼：29729890948

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名:半導體激光器波導模式理論(上冊)

定價：178.00元

售價：129.9元,便宜48.1元,摺扣72

作者:郭長誌

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787030457172

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：圓脊精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

模式理論是研究激光在波導光腔中的傳播規律、各種波導結構中可能存在的各種光模類型和模式結構特點，揭示激光模式結構與波導結構的內在聯係，從而發現控製波導結構和模式結構的途徑。由於光在傳播過程中主要突齣其波動性，量子場論和經典場論基本上導齣相同的結果，因此完全可以從麥剋斯韋方程組齣發進行分析。其任務是找齣器件性能所需的**激光模式結構和設計齣其閤理的波導光腔結構方案。本書是在作者1989年12月齣版的《半導體激光模式理論》的基礎上，作瞭修訂和大量補充完備，以反映作者及其團隊幾十年來取得的重要研究成果和該領域的**進展。全書論述既重基礎又涉及前沿，既重物理概念又重推導編程演算。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《半導體激光器波導模式理論（上冊）：基礎與導論》 內容簡介： 《半導體激光器波導模式理論（上冊）：基礎與導論》深入淺齣地闡述瞭半導體激光器內部核心的光學結構——波導——的理論基礎及其在激光器工作原理中的關鍵作用。本書聚焦於揭示支撐半導體激光器高效、穩定運行的深刻物理機製，為讀者構建起一個紮實而全麵的理論框架。 本書開篇即引導讀者進入半導體激光器的微觀世界，從基礎的光波導原理入手。首先，詳細介紹瞭光波導的基本概念，包括全內反射、摺射率分布、模的形成以及不同類型的光波導結構（如脊形波導、埋藏式波導、平麵波導等）。通過嚴謹的數學推導和清晰的物理圖像，解釋瞭光波如何被約束在波導核心區域傳播，以及波導參數（如核心寬度、包層摺射率差、材料特性）如何影響光場的分布和傳播特性。 隨後，本書將焦點進一步集中到半導體材料的光學特性上。詳細探討瞭半導體材料的介電常數、摺射率及其與光頻率、溫度、摻雜濃度等因素的關係。深入分析瞭半導體材料在光波導中的關鍵作用，包括其高摺射率核心以及周圍包層材料的摺射率設計對光約束能力的影響。特彆地，書中對不同半導體材料體係（如GaAs基、InP基、GaN基等）在不同波段（從可見光到近紅外、中紅外）的光學特性進行瞭比較和分析，為讀者理解不同材料體係對激光器性能的影響提供瞭理論依據。 進入核心章節，本書係統地介紹瞭半導體激光器波導的模式理論。從麥剋斯韋方程組齣發，通過引入電磁場和材料的介電常數，推導瞭波導中光傳播的波動方程。在此基礎上，詳細講解瞭求解波動方程的常用方法，如分離變量法、有效摺射率法、準模式法等。本書強調瞭模式在波導中的重要性，解釋瞭單模與多模傳播的區彆，以及不同模式（如基模TE0、TM0、HE11等）的光場分布、傳播常數、截止條件以及模式耦閤等關鍵物理現象。通過對不同波導結構下模式特性的詳盡分析，揭示瞭模式特性如何直接影響激光器的輸齣光束質量、光譜特性和功率性能。 為瞭更好地理解模式行為，本書還深入探討瞭波導的邊界條件和對稱性對模式解的影響。詳細分析瞭不同邊界條件（如理想導體邊界、菲涅爾邊界等）如何引入不同的電磁場邊界條件，以及這些條件如何決定瞭模式的極化特性和場分布。同時，對具有不同對稱性的波導結構（如對稱波導、非對稱波導）及其對模式特性的影響進行瞭深入的討論。 本書的一個重要亮點在於其對高填充因子波導和低填充因子波導的深入分析。詳細闡述瞭填充因子（即核心摺射率與包層摺射率之差在摺射率中的比例）對光約束效率、模式場分布以及模式間隔的影響。對於高填充因子波導，重點分析瞭其在強光約束能力下的模式行為，以及可能遇到的問題，如模式色散和非綫性效應。對於低填充因子波導，則分析瞭其在低光約束能力下的模式特性，以及如何通過設計實現高效的光傳輸。 此外，《半導體激光器波導模式理論（上冊）》還特彆關注瞭波導的失配問題。詳細討論瞭由於材料生長、加工工藝等原因造成的波導摺射率分布不均勻、波導寬度變化等失配現象，以及這些失配如何影響模式的傳播、耦閤以及激光器的整體性能。本書提供瞭一係列分析工具和方法，用以評估和預測失配帶來的影響，並為優化波導設計提供指導。 在實際應用層麵，本書通過豐富的實例，將抽象的理論與具體的半導體激光器器件聯係起來。例如，以脊形波導激光器、埋藏式波導激光器為例，詳細分析瞭這些器件的結構特點、工作原理以及其波導模式理論的指導意義。通過分析不同器件結構的設計和優化，如何通過精確控製波導模式來提升激光器的輸齣功率、降低閾值電流、改善光束質量等，使讀者對理論的應用有瞭直觀的認識。 本書的語言風格嚴謹而流暢，理論推導過程詳盡清晰，並輔以大量的圖示和錶格，幫助讀者理解復雜的物理概念。它不僅是半導體激光器領域的研究者和工程師的寶貴參考資料，也是相關專業高年級本科生和研究生學習光波導理論和半導體激光器基礎知識的理想教材。本書為讀者理解更深層次的半導體激光器工作機製奠定瞭堅實的基礎，預示著讀者將能在此基礎上，進一步探索半導體激光器在通信、傳感、醫療等領域的廣闊應用前景。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業深度和廣度在同行著作中是比較少見的。我特彆留意瞭其中關於“耦閤”和“非綫性效應”的探討。作者在處理多模波導之間的耦閤問題時，沒有停留在簡單的耦閤係數模型上，而是引入瞭模式正交性和能量守恒的更深層次的視角，這使得對光縴耦閤器和陣列波導器件的理解上升到瞭一個全新的高度。對於非綫性部分，它不僅覆蓋瞭諸如自相位調製（SPM）這類基礎效應，還擴展到瞭對高階非綫性現象的初步探討，這為讀者在探索高功率或超快光傳輸領域時，提供瞭必要的理論預備知識。全書的語言風格保持瞭一種高度的學術剋製，論證嚴密，幾乎沒有齣現任何不確定的措辭，這與其說是教材，不如說更像是一份經過數十年沉澱和打磨的行業標準參考手冊。即便是對於我這樣已經從事相關領域多年的人來說，某些關於復雜邊界條件下的解析解的推導細節，依然提供瞭新的啓發點和值得深入鑽研的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

翻閱到關於波導損耗分析的部分時，我幾乎是立刻被其中對材料散射與吸收機製的細緻區分所吸引。很多教材往往將損耗籠統地歸類，但這本書卻將錶麵粗糙度引起的散射、體缺陷引起的吸收，以及輻射損耗，這幾種主要的能量衰減途徑進行瞭明確的數學建模和量化比較。特彆是作者利用傅裏葉變換和格林函數方法來評估由界麵不平整性導緻的耦閤損耗時，所展現齣的數學技巧的純熟度令人嘆服。他不僅給齣瞭最終的解析錶達式，更重要的是，他深入探討瞭這些錶達式中各個參數（如粗糙度均方根高度、相關長度）的物理意義，以及它們如何影響最終的器件性能。我嘗試用自己實驗中采集到的幾個關鍵參數代入書中推導齣的公式進行驗證，發現計算結果與實際測量值之間的吻閤度非常高，這無疑增強瞭我對書中理論框架的信任感。這本書提供的不是孤立的理論公式，而是一套完整的、可用於實際工程優化的分析工具箱。

評分☆☆☆☆☆

我近期一直在深入研究關於光束傳輸特性的非綫性效應，而市麵上許多教材往往將這部分內容處理得過於抽象，導緻我在實際應用中難以找到直觀的物理圖像。然而，這本書在論述電磁場在介質中傳播的邊界條件與模場分布時，展現齣一種罕見的清晰度和直觀性。作者采用瞭多角度的分析方法，不僅依賴於傳統的矢量波函數展開，還巧妙地引入瞭等效電路的類比思維，這對於習慣於電路理論的工程師來說，無疑是一座溝通物理抽象與工程實踐的橋梁。我特彆欣賞其在推導特定幾何結構下本徵模（eigenmodes）的章節，那種層層遞進的數學演繹過程，每一步都輔以詳細的文字解釋，即便是麵對復雜的偏微分方程組，讀者也能緊隨其後，不至於在繁復的符號運算中迷失方嚮。這種“慢工齣細活”的講解模式，極大地降低瞭初學者啃下硬骨頭的心理門檻，同時也為資深研究者提供瞭迴顧和驗證自己理解的可靠參考，其對理論細節的打磨程度，足以見證作者在這塊領域耕耘多年的深厚功力。

評分☆☆☆☆☆

這部著作的裝幀設計著實體現瞭一種沉穩的學術氣息，封麵色調偏嚮深沉的靛青與啞光黑的組閤，中央的字體選用瞭一種現代感十足的襯綫體，清晰而有力地傳達齣內容的專業性與深度。內頁紙張的質感處理得恰到好處，既保證瞭印刷清晰度，又在長時間閱讀中不會讓人感到過於刺眼。初次捧讀時，我立刻注意到作者在緒論部分所展現齣的那種嚴謹的治學態度。他沒有急於拋齣復雜的數學模型，而是花瞭大量篇幅來勾勒整個領域的發展脈絡，從早期光電效應的發現，到激光原理的建立，再到如今對集成光子學器件精妙調控的追求，這種宏觀的視野為後續的深入探討打下瞭堅實的基礎。尤其令我印象深刻的是，作者在追溯曆史源流時，對那些關鍵性理論突破的闡述，那種將科學史融入技術細節的敘事手法，讓原本枯燥的理論背景變得生動起來，仿佛能觸摸到前輩科學傢們在實驗室中探索真理的瞬間。這種對學術脈絡的尊重和梳理，極大地提升瞭閱讀體驗的層次感，讓人感受到這本書並非僅僅是公式的堆砌，而是一部承載著深厚學術積澱的專業指南。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我體會到這本書在內容組織上的一個顯著特點，那就是對理論與實際應用之間“轉換”過程的重視。許多專業書籍要麼過於偏重純理論的數學推導，要麼過於偏重工程應用的器件描述，缺乏中間的橋梁。而這部著作的精妙之處在於，它在推導完某一類波導模式的理論解之後，會立即緊接著一個“工程實現與優化”的章節。例如，在講解棱柱形波導的模式特性後，作者馬上討論瞭光刻工藝對側壁傾角的影響，以及這種工藝偏差如何係統性地改變瞭模場的有效摺射率。這種前後呼應、理論指導實踐的結構設計，使得讀者在學習復雜理論的同時，始終能保持對最終産品性能的關注。它有效地避免瞭“為瞭數學而數學”的傾嚮，讓每一次公式的推導都顯得目標明確、服務於解決實際工程中的難題，這對於那些需要快速將理論知識轉化為可量化設計指標的研究人員來說，無疑是極大的便利。