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

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

郭长志 著

图书标签:

• 半导体激光器
• 速率方程
• 激光物理
• 光电子学
• 半导体物理
• 激光器理论
• 半导体器件
• 物理学
• 通信技术
• 光通信

店铺： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030478122

商品编码：29763127497

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

作者：郭长志

出版社：科学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787030478122

字数：

页码：

版次：1

装帧：圆脊精装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

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

---

《半导体激光器速率方程理论（上册）》 深度解析与前沿展望 本书是半导体激光器理论研究领域的一部重要著作，旨在为读者提供对半导体激光器速率方程理论全面而深入的理解。全书分为上下两册，本上册着重于速率方程的建立、基本理论以及由此衍生的各类关键现象的解析，为读者构建坚实的理论基础。 第一部分：速率方程的起源与基本框架 本书伊始，便从半导体材料的微观能带结构入手，详细阐述了光子与载流子在半导体中的相互作用机制。我们将深入探讨以下几个关键点： 能带理论与载流子动力学： 介绍半导体材料的价带、导带、费米能级等基本概念，以及电子和空穴作为载流子的行为特性。详细讲解载流子在能带中的跃迁过程，包括自发辐射、受激辐射和非辐射复合等基本过程。 光子与物质的相互作用： 深入剖析光子与半导体内部载流子碰撞时产生的各种现象。重点阐述受激辐射作为激光产生核心机制的重要性，以及自发辐射和非辐射复合对激光效率的影响。 速率方程的引入： 在此基础上，本书正式引入速率方程的概念。我们将详细推导描述载流子密度和光子密度随时间变化的速率方程组。这一推导过程将清晰地展示宏观现象（载流子和光子密度）与微观过程（辐射和复合速率）之间的内在联系。 基本速率方程的构成要素： 详细解析速率方程中的各项物理量，包括载流子寿命、光子寿命、增益系数、损耗系数、泵浦速率等。对每一个参数的物理意义及其对激光性能的影响进行深入探讨。 第二部分：稳态与非稳态速率方程分析 在本部分，我们将对基本速率方程进行深入的分析，并探索其在不同工作状态下的行为特征。 稳态分析： 重点研究当系统达到稳态时，载流子密度和光子密度如何趋于一个稳定的值。我们将推导出激光阈值条件，并详细解释其物理意义。同时，分析稳态增益、损耗与泵浦功率之间的关系，为理解激光器的基本工作点提供依据。 非稳态分析： 探讨系统在外界扰动或启动过程中，载流子密度和光子密度随时间变化的动力学行为。我们将研究激光器的起振过程，包括“湮灭”到“增殖”的转变，以及在此过程中可能出现的瞬态行为。 阈值附近的行为： 深入分析激光器工作在阈值附近时，载流子和光子密度的敏感变化。理解阈值附近动力学对于精确控制激光器性能至关重要。 近似方法的应用： 介绍在特定条件下，速率方程的近似处理方法，例如准稳态近似（Quasi-steady-state approximation），以及这些近似如何简化分析并得到有用的工程结果。 第三部分：速率方程与激光器关键参数的关系 本部分将速率方程的理论框架与半导体激光器的实际性能参数紧密结合，为读者理解激光器的设计和优化提供指导。 输出功率与泵浦功率的关系： 通过速率方程的稳态解，详细推导半导体激光器的光-光转换效率，并分析其与阈值电流、斜率效率等关键参数的关系。 阈值电流的物理根源： 深入探讨导致阈值电流升高的各种因素，例如材料缺陷、载流子泄漏、光学损耗等，并分析速率方程如何反映这些影响。 增益与损耗的精细调控： 详细分析增益谱、增益峰值以及各种损耗机制（如自由载流子吸收、俄歇复合、散射损耗等）对激光性能的影响。我们将展示速率方程如何量化这些因素。 载流子寿命与光子寿命的重要性： 深入理解载流子寿命和光子寿命对激光器动态响应速度和效率的影响。分析如何通过材料设计和器件结构来优化这些参数。 第四部分：更复杂的速率方程模型与附加效应 本书在上册的最后部分，将引入更复杂的速率方程模型，以更全面地描述半导体激光器的行为，并触及一些重要的附加效应。 多纵模与竞争： 讨论在实际激光器中，多个纵模可能同时存在并相互竞争的现象。介绍基于速率方程的初步分析，解释模竞争的起因和影响。 载流子扩散与分布： 考虑载流子在器件内部的扩散效应，并分析其对速率方程的影响。特别是在分布式反馈（DFB）激光器等结构中，载流子分布的均匀性至关重要。 温度效应： 探讨温度变化对半导体材料性质和速率方程参数的影响，以及由此产生的温度依赖性效应，例如阈值电流的温度升高。 激励方式的影响： 简要介绍不同激励方式（如电流注入、光泵浦）对速率方程起始条件和动态行为的影响。 本书特点与读者受益： 理论严谨： 以扎实的物理学原理为基础，对速率方程的推导和分析过程进行清晰的阐述。 内容全面： 涵盖了速率方程理论的核心内容，从基本概念到复杂模型，为读者提供一个完整的知识体系。 图文并茂： 配备了大量的图示和公式，帮助读者直观地理解抽象的物理概念和数学模型。 应用导向： 深入分析理论与激光器实际性能参数之间的联系，为器件设计、性能分析和故障诊断提供理论指导。 适合读者： 本书适用于半导体物理、光电子学、激光技术等相关领域的本科生、研究生、科研人员和工程师。对于希望深入理解半导体激光器工作原理，掌握速率方程理论，并将其应用于实际研究和开发工作的读者来说，本书将是不可或缺的学习资料。 展望： 本上册为读者奠定了坚实的理论基础，下册将在此基础上，进一步深入探讨更高级的主题，例如激光器的噪声、混沌动力学、调频、调幅以及最新的器件结构与理论模型等，敬请期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是一种典型的、高度凝练的学术表达。行文的精准性毋庸置疑，每一个术语的使用都极其考究，几乎没有模糊不清的措辞。然而，这种精确性也带来了一定的挑战，对于非专业背景的读者来说，可能需要反复咀嚼才能完全消化其中的含义。作者倾向于使用大量的专业名词和紧凑的句子结构来描述复杂的物理情境，这要求读者必须保持高度的专注力。虽然这种风格对于资深研究人员来说是高效和直接的，但若要作为入门读物，可能需要配合额外的辅助材料进行理解。总的来说，它更像是研究人员之间进行高效知识传递的“密语”，而非面向大众的科普读物，其价值在于其无损耗的信息密度。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论体系的构建上展现出一种严谨而富有逻辑的推进方式。它不像一些教材那样将所有知识点一股脑地抛给读者，而是采取了一种循序渐进、层层递进的讲解策略。开篇部分似乎花了不少篇幅来铺垫基础概念和必要的数学工具，为后续复杂模型的建立做了坚实的准备。我注意到作者在引入新的物理概念时，总会先从宏观现象入手，再逐渐深入到微观机制的剖析，这种“由表及里”的叙述方式，极大地降低了初学者的理解门槛。每当遇到一个关键的转折点时，作者总会适时地插入一些类比或历史背景的介绍，使得抽象的物理过程变得更加生动和可感。这种对知识结构精心的雕琢，使得读者在阅读时能够清晰地把握知识点之间的内在联系，避免了陷入碎片化学习的泥潭。

评分☆☆☆☆☆

作为一本理论专著，其深度和广度是衡量其价值的重要标尺。这本书在对既有理论进行梳理和总结方面做得非常出色，几乎涵盖了该领域内多个重要的理论分支和经典模型。我发现作者在阐述核心原理时，不仅仅满足于给出最终的数学表达式，更着重于推导过程的每一步物理意义的解释。例如，对于一些涉及到复杂积分或微分方程的求解，作者并没有直接跳跃到结果，而是详细展示了中间步骤，这对于那些希望自己动手推导的进阶读者来说，提供了极大的便利。此外，书中还收录了一些比较前沿的探讨方向，虽然这些内容可能需要读者具备更扎实的背景知识，但它们无疑拓宽了我们对该领域未来发展潜力的认知，体现了编撰者对学科前沿的敏锐洞察力。

评分☆☆☆☆☆

令人称赞的是，本书在引用和参考资料的处理上体现了极高的学术规范性。在每一章的末尾，都附带有详尽的参考文献列表，这些引文涵盖了该领域内从早期奠基性的工作到近期的重要论文，构建了一个完整的知识地图。我注意到一些关键结论的引用链条非常完整，可以直接追溯到最原始的文献出处，这对于需要进行学术溯源和深入文献调研的读者来说，是不可多得的宝藏。更难得的是，书中似乎还包含了一些对经典文献中可能存在的细微争议点的辨析，这显示出作者不仅是知识的搬运工，更是深刻的思考者和批判者。这种对学术源流的尊重和严谨态度，使得这本书的论述更具可信度和权威性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮。封面采用了深沉的藏蓝色调，配合烫金的书名，显得既专业又不失典雅。纸张的质感也相当不错，拿在手里有一定的分量感，这对于一本厚重的学术著作来说是至关重要的。内页的排版布局也体现了编者的用心，字体大小适中，行距疏朗有致，即使是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。尤其是公式和图表的呈现，清晰度极高，线条和符号的黑度把握得恰到好处，这对于理解复杂的物理模型至关重要。我尤其欣赏它在图注上的处理，简洁明了，能够快速定位到图表的核心信息。从整体的阅读体验上来说，这本书的制作水平达到了一个非常高的标准，让人愿意把它长时间地放在手边，时常翻阅，这种愉悦的触感和视觉享受，无疑为深入学习奠定了良好的心理基础。