半导体激光器波导模式理论(上册) 9787030457172 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志 著

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• 半导体激光器
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• 激光物理
• 半导体物理
• 科学出版社
• 理论研究
• 上册
• 9787030457172

店铺： 花晨月夕图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030457172

商品编码：29874415282

包装：圆脊精装

出版时间：2018-04-01

基本信息

书名：半导体激光器波导模式理论(上册)

定价：178.00元

作者：郭长志

出版社：科学出版社

出版日期：2018-04-01

ISBN：9787030457172

字数：

页码：

版次：1

装帧：圆脊精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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模式理论是研究激光在波导光腔中的传播规律、各种波导结构中可能存在的各种光模类型和模式结构特点，揭示激光模式结构与波导结构的内在联系，从而发现控制波导结构和模式结构的途径。由于光在传播过程中主要突出其波动性，量子场论和经典场论基本上导出相同的结果，因此完全可以从麦克斯韦方程组出发进行分析。其任务是找出器件性能所需的**激光模式结构和设计出其合理的波导光腔结构方案。本书是在作者1989年12月出版的《半导体激光模式理论》的基础上，作了修订和大量补充完备，以反映作者及其团队几十年来取得的重要研究成果和该领域的**进展。全书论述既重基础又涉及前沿，既重物理概念又重推导编程演算。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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光学世界的微光之舞：超越寻常的激光技术 在这片以光为舞的奇妙领域，存在着一种令人着迷的技术，它将电能转化为高度聚焦、相干的光束，并以前所未有的精确性引导着这束光。这项技术，便是激光，而其中一个尤为重要且充满潜力的分支，便是以半导体材料为核心的激光器，以及其内部至关重要的“波导”结构。 想象一下，我们不再仅仅是生产一个简单的光源，而是能够精准地控制光的传播路径，就像在微观世界里铺设一条条精密的光之轨道。这就是半导体激光器波导理论所探索的核心内容。它不仅仅是关于半导体材料的物理特性，也不仅仅是关于激光的产生原理，更深层次地，它触及了如何在微小尺度上，通过巧妙的设计，实现对光能量的引导、聚焦和控制。 这个领域的研究，如同打开了一扇通往精密光学器件设计的大门。在这里，我们不再满足于光束的简单产生，而是追求极致的效率、优异的性能以及更广泛的应用。波导，作为半导体激光器内部不可或缺的组成部分，扮演着关键的角色。它如同微小的“管道”，将半导体材料中产生的激发光约束在特定的区域内传播，使其能量得到有效的汇聚和利用，从而实现更高功率、更窄线宽、更稳定输出的激光。 要理解波导的奥秘，我们需要深入到微观的物理世界。这涉及到对电磁场与物质相互作用的深刻理解，对光波在不同介质界面传播时的反射、折射、衍射以及全内反射等现象的精准把握。波导的设计，就像是在绘制一张精密的地图，指示着光信号应该如何沿着预设的路径前进，如何避免能量的散射和损耗。这需要科学家和工程师们对材料的折射率、几何形状、以及表面处理等诸多因素进行细致的考量和优化。 在这个过程中，我们不仅仅是观察者，更是创造者。我们通过精确的计算和模拟，设计出各种形态的波导结构，以满足不同的应用需求。例如，一些波导可能被设计成简单的直线，用于将光从激光源引出；而另一些则可能拥有复杂的曲线和分支，用于实现光信号的分束、合束，甚至进行光信号的调制和解调。每一次成功的波导设计，都意味着在微观世界里，我们成功地驯服了光，让它按照我们的意愿去行动。 这种对光能量的精妙控制，为半导体激光器的发展带来了无限可能。它使得我们能够制造出体积更小、功耗更低、效率更高的激光器件。这些器件，在当今科技的各个领域都发挥着举足轻重的作用。 在通信领域，波导技术是构建高速光纤通信网络的基础。正是通过这些微小的光导管，信息得以在极短的时间内跨越数千公里，连接世界。我们每天使用的互联网、手机通信，都离不开这项技术的支撑。 在信息存储领域，高密度光盘的读写，也依赖于精确控制的激光束。微小的波导结构可以帮助将激光聚焦到比人发丝还要细小的点上，从而实现数据的超高密度存储。 在医疗领域，激光在手术、诊断和治疗等方面有着广泛的应用。例如，精确控制的激光可以用于切割组织、消除病灶，而精准的波导设计则保证了激光能量能够安全有效地作用于目标区域，最大程度地减少对周围健康组织的损伤。 在工业制造领域，激光切割、焊接、打标等工艺，极大地提高了生产效率和产品质量。半导体激光器因其紧凑的尺寸和易于集成，在这些领域得到了越来越广泛的应用，而波导技术则是实现这些高精度加工的关键。 在科学研究领域，半导体激光器更是不可或缺的工具。从基础物理学研究到材料科学探索，再到生物化学分析，高品质的激光光源为科学家们提供了强大的研究手段。例如，在光谱学研究中，窄线宽、高稳定性的激光器可以帮助我们探测物质的微细结构；在显微成像技术中，聚焦良好的激光束能够获得更高分辨率的图像。 然而，要真正掌握这项技术，绝非易事。它需要跨越多个学科的知识边界，融合物理学、材料科学、电子工程、光学工程等领域的最新研究成果。深入理解半导体材料的能带结构、载流子动力学、以及光与物质的相互作用机制，是设计高效波导的基础。同时，还需要掌握先进的微纳加工技术，以在微米甚至纳米尺度上实现对波导结构的精确制造。 此外，理论模型的建立和仿真计算，在波导设计中也扮演着至关重要的角色。通过构建数学模型，模拟光波在波导中的传播行为，可以预测不同结构参数对激光性能的影响，从而指导实验设计，优化器件性能。这种理论与实践相结合的研发过程，是推动该领域不断前进的强大驱动力。 波导理论的研究，不仅仅是为了制造更优秀的激光器件，它更代表着我们对光这一基本物理现象的更深层次的理解和掌握。它让我们能够以前所未有的方式驾驭光，将其应用到更广泛的领域，解决更复杂的技术难题。 可以说，半导体激光器波导理论，是连接基础科学研究与前沿技术应用的重要桥梁。它不仅为工程师们提供了解决实际问题的工具，也为科学家们提供了探索未知世界的灵感。每一次突破性的进展，都可能为我们的生活带来颠覆性的改变，引领我们走向一个更加智能、高效、便捷的未来。 在这个不断演进的科技画卷中，半导体激光器波导技术，就像是一颗冉冉升起的新星，以其独特的魅力和无限的潜力，吸引着全球顶尖的科学家和工程师们投身其中，共同探索光学世界的无限可能。它所孕育的光明，将照亮我们前进的道路，开启更多激动人心的篇章。

评分☆☆☆☆☆

这部书的内容对于我来说，有如一座巍峨的高山，我只能仰望和尝试攀登。尤其是在关于数值求解的章节，作者列举了多种算法，例如 FDTD (时域有限差分法) 和 BPM (传播矩阵法)，并详细分析了它们的优缺点以及适用范围。这些内容对于我这样更习惯于分析性方法的人来说，是一个巨大的挑战。我尝试去理解其中的迭代过程和离散化原理，但发现这需要扎实的数值计算基础。而且，书中对于这些数值方法的实现细节，如网格划分、边界条件设置等，并没有过多的展开，这让我觉得在实际应用时可能还需要花费更多的时间去摸索。我希望书中能够提供一些实际的算例，展示如何用这些数值方法来求解一个具体的波导问题，并给出相应的代码片段，这样会大大提高我的学习效率。我对书中关于模式衍射和耦合的讨论很感兴趣，但理解这些概念需要先掌握其背后的数值求解方法，所以目前我还在努力啃读这部分内容。

评分☆☆☆☆☆

我尝试着去理解这本书中关于波导模式的数学描述，但是很多章节的深度和广度都超出了我的预期。例如，书中关于色散关系的推导，涉及到复杂的本征值问题，我需要花费大量的时间去查阅相关的数学教材才能勉强跟上。我更倾向于理解一些更直观的物理图像，比如光在波导中是如何被限制和导引的，以及不同模式之间是如何相互作用的。书中关于这些方面的物理意义的阐述相对较少，更多的是数学上的严谨推导。我希望在书中能够看到更多关于如何通过调整波导的几何结构和材料参数来控制光场的行为的例子。例如，如何设计一个特定形状的波导来实现高效率的模式滤波，或者如何利用多模干涉效应来产生有趣的衍射图案。我对书中关于非线性光学效应在波导中的表现形式很感兴趣，但理解这部分内容需要更扎实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它对于半导体激光器波导理论的梳理非常系统和深入。从最基础的麦克斯韦方程组出发，作者逐步推导了光在波导结构中的传播方程，并详细讨论了不同近似方法下的解析解和数值解。特别是关于有效折射率法的推导，我觉得写得非常清楚，对于理解如何在实际波导设计中简化问题非常有帮助。此外，书中对于不同波导结构，例如脊形波导、埋层波导等的模式特性分析，也提供了详细的数学框架。我特别感兴趣的是书中关于模式耦合和色散的讨论，这对于理解激光器的输出特性至关重要。虽然有些数学推导比较密集，但作者在关键步骤都进行了详细的说明，配合一些辅助性的图表，还是能够理解其逻辑的。这本书无疑是半导体激光器波导理论领域的一本经典之作，对于想要深入理解其物理原理的研究人员和工程师来说，是不可多得的参考资料。我对其中关于非线性光学效应如何影响波导模式的章节尤为期待，相信那部分内容会更加精彩。

评分☆☆☆☆☆

这部书在我看来，像是一本为专业人士量身打造的工具书。作者对半导体激光器波导理论的每一个方面都进行了深入的剖析，从最基础的麦克斯韦方程组到复杂的光场衍射理论，都提供了详尽的数学推导和理论分析。我尤其欣赏书中关于不同波导结构，例如介质波导、金属波导等的模式特性比较，以及它们在实际应用中的优缺点分析。我对于书中关于光束整形和全息术的讨论很感兴趣，这部分内容可以帮助我理解如何利用波导的特性来设计更先进的光学器件。虽然书中有些数学公式比较密集，但作者都尽量以清晰的逻辑进行阐述，而且很多地方都配有图示，使得抽象的概念更加具体化。这本书无疑是一部高质量的学术著作，对于那些需要深入研究半导体激光器光场分布和传播特性的科研人员来说，具有很高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我深刻体会到了半导体激光器波导理论的复杂性与精妙性。作者对每一个理论概念的讲解都力求严谨，从基础的电磁波理论到复杂的波导模式分析，都进行了详细的阐述。我对于书中关于模式能量守恒定律的推导以及如何应用它来分析波导的损耗非常感兴趣。同时，书中关于不同材料体系下波导特性差异的讨论，也为我提供了更广阔的视野。我特别赞赏书中对于一些近似方法的讨论，例如近轴近似和弱耦合近似，以及它们在实际应用中的局限性。这有助于我更清晰地认识到理论模型与实际情况之间的差距。虽然书中有些部分的数学公式比较密集，但作者在关键推导步骤都进行了详细的解释，而且很多地方都配有图示，使得抽象的概念更加具体化。这本书无疑是一部高质量的学术著作，对于那些需要深入研究半导体激光器光场分布和传播特性的科研人员来说，具有很高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这部书的内容太庞杂了，我实在没有办法在短时间内消化完。尤其是关于高斯光束的传播特性，作者用了一种非常严谨的数学推导方式，我尝试了几次都没能完全跟上思路。感觉作者在这一部分花费了大量笔墨，但对于我这种初学者来说，可能需要更多直观的图示和物理概念的解释来辅助理解。我特别关注的是如何将这些理论应用到实际的激光器设计中，但书中对于具体的器件结构和仿真参数的讨论相对较少，更多的是在阐述基础原理。我希望未来能有更多侧重实际应用的书籍，或者是在现有理论基础上，加入更多工程师视角的案例分析。这本书更像是为那些已经有一定理论基础，想要深入钻研波导理论的研究者准备的，对于我这种希望快速掌握基本概念并进行初步设计的读者来说，门槛还是有点高。我还在努力消化第一部分的傅立叶光学基础，感觉这部分内容对我理解后续的波导模式解算至关重要，但确实需要花费不少时间和精力。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我而言，像是在探索一片广阔而深邃的海洋。我对于书中关于波导理论的数学推导部分，尤其是涉及傅立叶变换和本征值问题的求解，感到非常吃力。作者在推导过程中运用了大量的数学工具，如勒让德多项式、贝塞尔函数等，这些对于我来说都需要重新复习和深入学习。我希望书中能够提供更多关于这些数学工具在波导理论中的物理意义的解释，而不仅仅是停留在数学推导上。另外，书中关于多模干涉和光束整形的部分，我个人觉得可以更深入地探讨其在实际应用中的案例，例如如何通过巧妙设计波导结构来实现特定的光束整形功能。虽然书中提到了周期性结构，但我对如何利用这些结构来调控光场的衍射特性还不够清晰，这方面的内容如果能更详细地阐述，对我会有很大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验对我来说有些挑战。我主要关注的是半导体激光器的工作原理和输出特性的优化，而这本书的重点似乎更偏向于基础的电磁场理论和数学模型。例如，关于亥姆霍兹方程的求解，书中用了大量的积分方程和格林函数方法，这对我来说相当陌生，需要花费大量时间去查阅相关的数学背景知识。我希望书中能提供更多关于如何将这些复杂的数学推导与实际的激光器结构参数联系起来的例子。虽然书中提到了不同材料体系的激光器，但对于具体的结构设计和工艺制造的讨论则相对有限。我更希望看到一些关于如何根据理论模型来优化波导尺寸、脊形深度、折射率差等参数，以获得特定波长、功率和模式质量的激光器。这本书更像是一本理论手册，对于我这种更注重实践应用的研究者来说，可能需要配合一些更偏向工程实践的读物。

评分☆☆☆☆☆

作为一名光学工程领域的初学者，我发现这本书提供了非常扎实的理论基础。作者从麦克斯韦方程组出发，逐步深入到半导体激光器波导的各种概念。我对于书中关于电磁场边界条件的处理方式印象深刻，这对于准确描述光在不同介质界面上的行为至关重要。书中对于不同波导结构，比如脊形波导、埋层波导的模式分析，也提供了清晰的数学模型。我尤其喜欢书中关于模式能量和有效折射率的讲解，这些概念对于理解激光器的增益分布和输出特性非常有帮助。虽然书中有些数学推导非常详细，但作者的逻辑性很强，并且配有很多图示，这使得复杂的内容更容易理解。这本书无疑是一本优秀的教材，对于那些想系统学习半导体激光器波导理论的研究生和工程师来说，是不可或缺的学习资料。我还在努力理解书中关于波导耦合和模式变换的章节，相信这部分内容能够帮助我更好地理解激光器的性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解半导体激光器波导理论方面，可以说是非常详尽和严谨。作者从最基础的麦克斯韦方程出发，循序渐进地构建起整个理论体系。我尤其欣赏书中对于不同近似方法下的波导模式求解方法的详细介绍，比如有限元法、有限差分法等，并且给出了相应的数学推导和算法描述。这对于我理解如何在计算机上模拟波导模式非常有帮助。书中对于各种波导结构，如脊形波导、埋层波导、介质波导等的模式特性分析，也做了深入的探讨。我印象深刻的是关于模式能量的计算以及模式尺寸的定义，这些都是理解激光器远场分布和耦合效率的关键。虽然书中有些章节的数学推导过程比较复杂，但作者都尽力进行了清晰的阐述，而且很多地方都配有图示，使得抽象的概念更加具体化。这本书无疑是一部高质量的学术著作，对于那些需要深入研究半导体激光器光场分布和传播特性的科研人员来说，具有很高的参考价值。