半導體光放大器及其應用(精)/半導體科學與技術叢書 黃德修,張新亮,黃黎蓉著 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃德修，張新亮，黃黎蓉著 著

圖書標籤:

• 半導體光放大器
• 光放大器
• 半導體
• 光通信
• 光電子學
• 半導體器件
• 通信工程
• 電子工程
• 黃德修
• 張新亮

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030335319

商品編碼：29792630205

包裝：精裝

齣版時間：2012-03-01

圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名	半導體光放大器及其應用(精)/半導體科學與技術叢書
作者	黃德修,張新亮,黃黎蓉著
定價	78.00元
ISBN號	9787030335319
齣版社	科學齣版社
齣版日期	2012-03-01
版次	1

其他參考信息（以實物為準）
裝幀：精裝	開本：16開	重量：0.722
版次：1	字數：	頁碼：

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目錄

內容提要

半導體光放大器是一種處於粒子數反轉條件下的半導體增益介質對外來光子産生受激輻射放大的光電子器件，和半導體激光器一樣，是一種小體積、高效率、低功耗和具有與其他光電子器件集成能力的器件。盡管摻鉺光縴放大器（EDFA）後來居上，在光縴通信中獲得應用，但半導體光放大器在光縴通信網絡中應用前景仍不容置疑。黃德修等編著的這本《半導體光放大器及其應用》共分9章，前4章介紹半導體光放大器的原理、器件結構、性能參數和可能産生的應用。第5章介紹半導體光放大器增益介質的不斷改進和相應的性能改善，特彆介紹低微量子材料的性能對半導體光放大器性能提高的影響。第6～8章分彆闡述半導體光放大器在全光信號處理的幾個不同方麵的應用研究結果。第9章介紹半導體光放大器作為一個重要器件參與光電子集成的關鍵技術。《半導體光放大器及其應用》可供從事半導體光放大器研究和應用的研究生或工程技術人員參考。

編輯推薦

作者介紹

序言

光電轉換新篇章：光學與電子學深度融閤的奧秘 在日新月異的科技浪潮中，對信息傳輸速率和處理能力的極緻追求，始終是推動前沿科學發展的核心動力。光，以其無與倫比的速度和巨大的攜帶量，早已成為信息時代的寵兒。而電子學，則奠定瞭現代信息處理的基石。當這兩大顛覆性技術領域發生深度碰撞，便催生齣瞭一係列令人振奮的創新，其中，光電轉換技術無疑是這其中的一顆璀璨明珠，它為我們打開瞭通往更高性能、更低能耗信息係統的全新大門。 本領域的研究，聚焦於如何高效、精確地實現光信號與電信號之間的相互轉換。這不僅僅是簡單的信號“翻譯”，更是在微觀尺度上對物質與光、電相互作用機製的深刻理解與巧妙運用。它關乎著我們如何捕捉微弱的光信號並將其轉化為可識彆的電信號，以便進行後續的處理、放大和存儲；同時也探索著如何將電信號轉化為光信號，實現信息的高速遠距離傳輸。這種雙嚮的、高度耦閤的轉換過程，是構成現代光通信、光計算、光傳感乃至先進顯示技術等不可或缺的關鍵環節。 光電轉換的核心挑戰與探索方嚮 要實現高效的光電轉換，首先需要解決的是如何捕捉到光子並將其轉化為電子。這通常依賴於對特定材料光電效應的深入研究。例如，半導體材料，因其獨特的能帶結構，在吸收光子後能夠激發電子-空穴對，進而産生光電流，這是光電轉換的基本原理。然而，如何提高光電探測器的靈敏度，使其能夠探測到極為微弱的光信號，同時保持快速的響應速度，始終是研究人員麵臨的嚴峻挑戰。這涉及到對材料的吸收譜、載流子壽命、遷移率以及器件結構的優化等多個方麵。 另一個關鍵的挑戰在於能量效率。在信息處理的過程中，每一次的光電轉換都會伴隨能量的損耗。特彆是在大規模信息係統中，即使微小的能量損耗纍積起來，也會導緻巨大的能耗問題，並産生熱量，限製器件的性能和集成度。因此，開發低功耗、高效率的光電轉換器件，是實現綠色計算和可持續信息技術發展的必然要求。這促使我們不斷探索新的材料體係，如鈣鈦礦、量子點等，以及創新的器件設計，以期在光生載流子的産生、分離和收集過程中減少能量損失。 此外，轉換速度也是衡量光電轉換技術性能的重要指標。隨著信息傳輸速率的不斷提升，光電探測器和光電發射器需要能夠跟上甚至超越高速的光信號變化。這要求材料本身具有極快的載流子響應特性，同時器件的寄生電容和電感也要被最小化。微納尺度的器件設計、先進的半導體製造工藝，以及對超快動力學過程的深入理解，共同構成瞭提升轉換速度的關鍵。 光電轉換技術在各個領域的廣泛應用 光電轉換技術的飛速發展，已經深刻地改變瞭我們生活的方方麵麵。 在光通信領域，光電轉換是信息傳輸的核心。光縴通信係統中，光信號通過光縴傳輸，到達接收端後，需要通過光電探測器將其轉化為電信號，進行後續的處理、解碼和顯示。而作為信息源的電信號，在發送端則需要通過電光調製器轉化為光信號，再注入光縴。高性能的光電探測器（如PIN光電二極管、雪崩光電二極管APDs、單光子雪崩二極管SPADs）和光電發射器（如激光二極管、發光二極管LEDs）是構建高速、大容量光通信網絡的基礎。它們決定瞭通信的帶寬、傳輸距離和信號質量。 光計算作為下一代計算技術，同樣離不開光電轉換。光信號在某些計算任務中具有天然的優勢，例如並行處理能力和低延遲。然而，目前的計算邏輯仍然主要基於電子器件。因此，高效、低功耗的光電轉換器件，能夠實現電信號到光信號的轉換，將電信號驅動的光學邏輯門，以及將光學計算結果再轉化為電信號，是連接傳統電子計算與未來光學計算的重要橋梁。這包括光電探測器用於讀取光學計算結果，以及電光調製器和激光器用於驅動光學邏輯。 在傳感器技術領域，光電轉換使得我們能夠“看見”並“感知”世界。各種光學傳感器，如圖像傳感器（CMOS、CCD）、光電二極管陣列、光電倍增管等，都依賴於光電轉換來捕捉環境中的光綫信息，並將其轉化為數字信號，從而實現圖像的采集、測量特定波長的光強、探測微弱光信號等。從智能手機的攝像頭到天文望遠鏡，從醫療診斷設備到環境監測係統，光電轉換傳感器無處不在，極大地擴展瞭我們感知世界的能力。 先進顯示技術的發展，也與光電轉換息息相關。OLED（有機發光二極管）和MicroLED等新型顯示技術，都涉及到電信號驅動發光材料産生光。盡管這裏的“轉換”更多地是電緻發光，但其核心原理仍然是電能驅動載流子産生光子，與光電轉換在某些方麵具有相似的物理機製，且在器件驅動電路設計上，也需要與電信號處理緊密結閤。 材料科學與器件創新的前沿 推動光電轉換技術不斷突破的關鍵，在於材料科學的創新和器件結構的優化。 新材料的探索：除瞭傳統的矽基半導體，近年來，化閤物半導體（如砷化鎵GaAs、磷化銦InP）、寬禁帶半導體（如氮化鎵GaN、碳化矽SiC）、有機半導體、二維材料（如石墨烯、二硫化鉬MoS2）以及鈣鈦礦等新型光電材料，都在光電轉換領域展現齣巨大的潛力。例如，化閤物半導體在高速光電器件方麵錶現齣色；寬禁帶半導體則在高溫、高壓環境下具有優勢；有機半導體和鈣鈦礦則為柔性、低成本的光電器件提供瞭可能；二維材料則帶來瞭超薄、高性能的器件設計新思路。 器件結構的革新：為瞭提高光電轉換效率和響應速度，研究人員不斷探索新的器件結構。例如，光電探測器的結構演進，從簡單的PN結，到PIN結構，再到APD和SPADs，每一步都伴隨著對載流子收集效率和增益機製的優化。量子點光電探測器利用量子尺寸效應，實現瞭對特定波長光的高效吸收和轉換。多結光電器件通過疊加不同帶隙的半導體層，能夠更有效地利用太陽光譜，提高光伏轉換效率。 集成化與微納加工技術：隨著信息處理需求的日益增長，將光電器件與電子器件進行異質集成和同質集成成為重要的發展方嚮。這需要先進的微納加工技術，如光刻、刻蝕、薄膜沉積等，來實現微米甚至納米尺度下器件結構的精確構建。光電子集成電路（OEIC）的齣現，將光探測器、光發射器和驅動電路集成在同一芯片上，極大地提高瞭係統的集成度、降低瞭功耗和成本，是實現超高速、高密度光信息處理的關鍵。 未來展望 光電轉換技術正處於一個充滿活力和機遇的時代。從根本上理解光與物質的相互作用，開發更高效、更快速、更低功耗的新型光電材料和器件，並將其與現有的電子技術有效結閤，是未來研究的重點。例如，高性能光電耦閤的邏輯單元，能夠實現光信號的直接處理而無需轉化為電信號，將是實現真正光計算的關鍵一步。超靈敏、超快速的光電探測器，對於低功耗物聯網、生物醫學成像、以及深空探測等領域具有革命性的意義。 此外，人工智能與光電轉換的結閤也展現齣巨大的潛力。利用機器學習算法，可以更精確地設計和優化光電器件的結構和材料，提高其性能；同時，基於光電轉換的光學神經網絡，也有望在某些計算任務上超越傳統的電子神經網絡。 總而言之，光電轉換技術作為連接光學與電子學世界的橋梁，其發展不僅推動著信息技術的進步，更深刻地影響著科學研究、工業生産和社會生活的各個層麵。對這一領域的持續探索，必將為我們帶來更多驚喜，並為構建更智能、更高效、更綠色的未來信息社會奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《半導體光放大器及其應用（精）》的齣版，對於我們這些長期在光通信和光電子領域摸爬滾打的研究人員和工程師來說，無疑是一份及時的“大禮”。我記得我剛接觸這個領域的時候，能找到的係統性、深入淺齣的教材和參考書還比較有限，很多前沿知識點都需要靠零散的論文和會議資料來拼湊。這套書的齣現，正好填補瞭國內在這個細分領域深度和廣度上的一個重要空白。尤其是它冠以“精”字，從結構編排上就能感受到作者們的匠心——他們顯然不是簡單地羅列公式和實驗結果，而是試圖構建一個完整、自洽的理論體係。我特彆欣賞它在基礎理論部分的處理方式，對於半導體材料的能帶結構、載流子動力學如何影響增益特性，講解得非常透徹，這對於理解非綫性效應和噪聲特性至關重要。很多初學者往往直接跳到應用層麵，卻忽略瞭對物理本質的把握，導緻在實際係統設計中遇到瓶頸時束手無策。這本書的價值就在於，它把“為什麼”和“怎麼做”緊密地結閤在瞭一起，既有理論的深度，又有工程實踐的指導性，非常值得作為案頭參考書反復研讀。它絕對不是那種讀完一遍就束之高閣的教材，而更像是一本能陪伴你度過數個項目周期的工具書，每一次翻閱都會有新的領悟。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期從事光縴通信係統集成的工程師，我更關注的是器件如何與現有或未來的光網絡架構無縫對接。這本書的後半部分，關於“應用”的論述，正是深得我心。它沒有陷入純理論的泥潭，而是非常務實地將光放大器的性能指標轉化成瞭網絡級彆的性能指標。例如，在多級放大鏈中，如何通過優化器件的偏置電流和輸入光功率，來平衡噪聲係數（NF）和信號質量（OSNR）的摺衷，這本書給齣瞭非常實用的分析框架。我尤其贊賞它對新型架構的探討，比如如何利用SOA實現光域的交叉連接和動態信道管理。在雲計算和數據中心互聯日益重要的今天，實現靈活的、低延遲的光互連是行業熱點，而SOA正是實現這一目標的核心器件之一。書中對這些未來應用的展望，結閤瞭最新的研究成果，使得這本書不僅僅是一本迴顧過去技術的書籍，更像是一份麵嚮未來的技術路綫圖。它能幫助我們這些應用層麵的工程師，更好地理解底層器件的物理限製，從而在係統設計中做齣更優的權衡和選擇。

評分☆☆☆☆☆

我接觸過許多號稱“全麵”的半導體光電子學著作，但往往在特定器件的深入性上有所欠缺。這本書的獨特之處在於，它選擇瞭“半導體光放大器”這一相對聚焦的主題，然後將其挖掘到瞭極緻的深度，做到瞭專而精、精而深。它不僅僅是一個器件的工作原理介紹，更像是一部圍繞著這個核心器件展開的、跨越瞭材料、物理、器件製造到係統集成的百科全書。比如，它對量子點（QD）和量子阱（QW）放大器在異種材料集成中的挑戰與優勢對比分析，就非常精彩。這些細微的差彆，恰恰是決定一個高端光器件設計成敗的關鍵所在。對於想從零開始建立起一個完整知識體係的研究生來說，這本書提供瞭從基礎量子力學概念到最前沿的速率方程求解的完整路徑。它不是那種隻告訴你“是什麼”的書，而是會告訴你“為什麼是這樣，以及我們還能怎麼讓它變得更好”的書。這種由內而外的係統性梳理，對於培養未來能獨立解決復雜光電子工程問題的創新型人纔，具有不可替代的價值。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我買這本書主要是衝著作者團隊在SOA（半導體光放大器）非綫性特性研究上的深厚積纍去的。近些年來，隨著網絡速率的不斷提升，尤其是在超高速光分組交換和波長轉換等關鍵應用中，SOA的載流子瞬態響應和飽和效應已經成為瞭限製係統性能的瓶頸。我手頭正在進行一個關於超快光開關的研究，需要精確建模SOA的動態特性。市麵上很多資料對這些高階效應的描述往往過於簡化，無法準確預測真實器件的錶現。而這本專著在這方麵的論述，可以說是細緻入微、鞭闢入裏。它不僅詳細分析瞭綫性和高增益下的增益壓縮，還深入探討瞭受激輻射、交叉增益調製（XGM）和交叉相位調製（XPM）等復雜交互現象。書中對數學模型的推導過程清晰嚴謹，同時結閤瞭實驗數據進行驗證，這對於我們從事器件建模和仿真工作的人員來說，簡直是雪中送炭。我特彆關注瞭其中關於寬帶和多通道應用中的串擾抑製策略，這部分的討論非常具有前瞻性，為我們下一步的工作指明瞭方嚮。這本書的“精”字，很大程度上體現在瞭對這些前沿、復雜工程問題的深度剖析上，而非僅僅停留在教科書式的介紹。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來說，這本書的裝幀和排版質量也令人印象深刻。作為一套叢書中的“精裝本”，它的紙張質量、印刷清晰度都達到瞭專業齣版物的頂級水準。對於這種包含大量復雜圖錶、能帶結構圖以及仿真結果麯綫的技術書籍來說，清晰的圖文是保證閱讀效率的關鍵。很多技術書為瞭控製成本，在圖錶處理上常常敷衍瞭事，導緻關鍵細節模糊不清，讓人不得不去查找原始論文。但這本書在這方麵做得非常到位，即便是最精密的半導體異質結結構圖，也能看得清清楚楚。此外，全書的邏輯結構非常流暢，章節間的過渡自然，沒有齣現那種硬生生拼接不同研究成果的零碎感。作者們顯然花費瞭巨大的精力進行整體的梳理和統一，確保瞭技術語言風格的一緻性，使得讀者可以心無旁騖地專注於內容本身。在如今電子書和低質量盜版泛濫的時代，擁有一本如此精良的紙質專業書籍，本身就是一種享受，能極大地提升學習和研究的沉浸感。