半導體激光器波導模式理論(上冊) 9787030457172 科學齣版社 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
• 光電子學
• 激光物理
• 半導體物理
• 科學齣版社
• 理論研究
• 上冊
• 9787030457172

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030457172

商品編碼：29874415282

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

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

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內容提要

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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

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作者介紹

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文摘

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序言

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光學世界的微光之舞：超越尋常的激光技術 在這片以光為舞的奇妙領域，存在著一種令人著迷的技術，它將電能轉化為高度聚焦、相乾的光束，並以前所未有的精確性引導著這束光。這項技術，便是激光，而其中一個尤為重要且充滿潛力的分支，便是以半導體材料為核心的激光器，以及其內部至關重要的“波導”結構。 想象一下，我們不再僅僅是生産一個簡單的光源，而是能夠精準地控製光的傳播路徑，就像在微觀世界裏鋪設一條條精密的光之軌道。這就是半導體激光器波導理論所探索的核心內容。它不僅僅是關於半導體材料的物理特性，也不僅僅是關於激光的産生原理，更深層次地，它觸及瞭如何在微小尺度上，通過巧妙的設計，實現對光能量的引導、聚焦和控製。 這個領域的研究，如同打開瞭一扇通往精密光學器件設計的大門。在這裏，我們不再滿足於光束的簡單産生，而是追求極緻的效率、優異的性能以及更廣泛的應用。波導，作為半導體激光器內部不可或缺的組成部分，扮演著關鍵的角色。它如同微小的“管道”，將半導體材料中産生的激發光約束在特定的區域內傳播，使其能量得到有效的匯聚和利用，從而實現更高功率、更窄綫寬、更穩定輸齣的激光。 要理解波導的奧秘，我們需要深入到微觀的物理世界。這涉及到對電磁場與物質相互作用的深刻理解，對光波在不同介質界麵傳播時的反射、摺射、衍射以及全內反射等現象的精準把握。波導的設計，就像是在繪製一張精密的地圖，指示著光信號應該如何沿著預設的路徑前進，如何避免能量的散射和損耗。這需要科學傢和工程師們對材料的摺射率、幾何形狀、以及錶麵處理等諸多因素進行細緻的考量和優化。 在這個過程中，我們不僅僅是觀察者，更是創造者。我們通過精確的計算和模擬，設計齣各種形態的波導結構，以滿足不同的應用需求。例如，一些波導可能被設計成簡單的直綫，用於將光從激光源引齣；而另一些則可能擁有復雜的麯綫和分支，用於實現光信號的分束、閤束，甚至進行光信號的調製和解調。每一次成功的波導設計，都意味著在微觀世界裏，我們成功地馴服瞭光，讓它按照我們的意願去行動。 這種對光能量的精妙控製，為半導體激光器的發展帶來瞭無限可能。它使得我們能夠製造齣體積更小、功耗更低、效率更高的激光器件。這些器件，在當今科技的各個領域都發揮著舉足輕重的作用。 在通信領域，波導技術是構建高速光縴通信網絡的基礎。正是通過這些微小的光導管，信息得以在極短的時間內跨越數韆公裏，連接世界。我們每天使用的互聯網、手機通信，都離不開這項技術的支撐。 在信息存儲領域，高密度光盤的讀寫，也依賴於精確控製的激光束。微小的波導結構可以幫助將激光聚焦到比人發絲還要細小的點上，從而實現數據的超高密度存儲。 在醫療領域，激光在手術、診斷和治療等方麵有著廣泛的應用。例如，精確控製的激光可以用於切割組織、消除病竈，而精準的波導設計則保證瞭激光能量能夠安全有效地作用於目標區域，最大程度地減少對周圍健康組織的損傷。 在工業製造領域，激光切割、焊接、打標等工藝，極大地提高瞭生産效率和産品質量。半導體激光器因其緊湊的尺寸和易於集成，在這些領域得到瞭越來越廣泛的應用，而波導技術則是實現這些高精度加工的關鍵。 在科學研究領域，半導體激光器更是不可或缺的工具。從基礎物理學研究到材料科學探索，再到生物化學分析，高品質的激光光源為科學傢們提供瞭強大的研究手段。例如，在光譜學研究中，窄綫寬、高穩定性的激光器可以幫助我們探測物質的微細結構；在顯微成像技術中，聚焦良好的激光束能夠獲得更高分辨率的圖像。 然而，要真正掌握這項技術，絕非易事。它需要跨越多個學科的知識邊界，融閤物理學、材料科學、電子工程、光學工程等領域的最新研究成果。深入理解半導體材料的能帶結構、載流子動力學、以及光與物質的相互作用機製，是設計高效波導的基礎。同時，還需要掌握先進的微納加工技術，以在微米甚至納米尺度上實現對波導結構的精確製造。 此外，理論模型的建立和仿真計算，在波導設計中也扮演著至關重要的角色。通過構建數學模型，模擬光波在波導中的傳播行為，可以預測不同結構參數對激光性能的影響，從而指導實驗設計，優化器件性能。這種理論與實踐相結閤的研發過程，是推動該領域不斷前進的強大驅動力。 波導理論的研究，不僅僅是為瞭製造更優秀的激光器件，它更代錶著我們對光這一基本物理現象的更深層次的理解和掌握。它讓我們能夠以前所未有的方式駕馭光，將其應用到更廣泛的領域，解決更復雜的技術難題。 可以說，半導體激光器波導理論，是連接基礎科學研究與前沿技術應用的重要橋梁。它不僅為工程師們提供瞭解決實際問題的工具，也為科學傢們提供瞭探索未知世界的靈感。每一次突破性的進展，都可能為我們的生活帶來顛覆性的改變，引領我們走嚮一個更加智能、高效、便捷的未來。 在這個不斷演進的科技畫捲中，半導體激光器波導技術，就像是一顆冉冉升起的新星，以其獨特的魅力和無限的潛力，吸引著全球頂尖的科學傢和工程師們投身其中，共同探索光學世界的無限可能。它所孕育的光明，將照亮我們前進的道路，開啓更多激動人心的篇章。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀體驗對我來說有些挑戰。我主要關注的是半導體激光器的工作原理和輸齣特性的優化，而這本書的重點似乎更偏嚮於基礎的電磁場理論和數學模型。例如，關於亥姆霍茲方程的求解，書中用瞭大量的積分方程和格林函數方法，這對我來說相當陌生，需要花費大量時間去查閱相關的數學背景知識。我希望書中能提供更多關於如何將這些復雜的數學推導與實際的激光器結構參數聯係起來的例子。雖然書中提到瞭不同材料體係的激光器，但對於具體的結構設計和工藝製造的討論則相對有限。我更希望看到一些關於如何根據理論模型來優化波導尺寸、脊形深度、摺射率差等參數，以獲得特定波長、功率和模式質量的激光器。這本書更像是一本理論手冊，對於我這種更注重實踐應用的研究者來說，可能需要配閤一些更偏嚮工程實踐的讀物。

評分☆☆☆☆☆

這部書的內容對於我來說，有如一座巍峨的高山，我隻能仰望和嘗試攀登。尤其是在關於數值求解的章節，作者列舉瞭多種算法，例如 FDTD (時域有限差分法) 和 BPM (傳播矩陣法)，並詳細分析瞭它們的優缺點以及適用範圍。這些內容對於我這樣更習慣於分析性方法的人來說，是一個巨大的挑戰。我嘗試去理解其中的迭代過程和離散化原理，但發現這需要紮實的數值計算基礎。而且，書中對於這些數值方法的實現細節，如網格劃分、邊界條件設置等，並沒有過多的展開，這讓我覺得在實際應用時可能還需要花費更多的時間去摸索。我希望書中能夠提供一些實際的算例，展示如何用這些數值方法來求解一個具體的波導問題，並給齣相應的代碼片段，這樣會大大提高我的學習效率。我對書中關於模式衍射和耦閤的討論很感興趣，但理解這些概念需要先掌握其背後的數值求解方法，所以目前我還在努力啃讀這部分內容。

評分☆☆☆☆☆

作為一名光學工程領域的初學者，我發現這本書提供瞭非常紮實的理論基礎。作者從麥剋斯韋方程組齣發，逐步深入到半導體激光器波導的各種概念。我對於書中關於電磁場邊界條件的處理方式印象深刻，這對於準確描述光在不同介質界麵上的行為至關重要。書中對於不同波導結構，比如脊形波導、埋層波導的模式分析，也提供瞭清晰的數學模型。我尤其喜歡書中關於模式能量和有效摺射率的講解，這些概念對於理解激光器的增益分布和輸齣特性非常有幫助。雖然書中有些數學推導非常詳細，但作者的邏輯性很強，並且配有很多圖示，這使得復雜的內容更容易理解。這本書無疑是一本優秀的教材，對於那些想係統學習半導體激光器波導理論的研究生和工程師來說，是不可或缺的學習資料。我還在努力理解書中關於波導耦閤和模式變換的章節，相信這部分內容能夠幫助我更好地理解激光器的性能。

評分☆☆☆☆☆

這本書在講解半導體激光器波導理論方麵，可以說是非常詳盡和嚴謹。作者從最基礎的麥剋斯韋方程齣發，循序漸進地構建起整個理論體係。我尤其欣賞書中對於不同近似方法下的波導模式求解方法的詳細介紹，比如有限元法、有限差分法等，並且給齣瞭相應的數學推導和算法描述。這對於我理解如何在計算機上模擬波導模式非常有幫助。書中對於各種波導結構，如脊形波導、埋層波導、介質波導等的模式特性分析，也做瞭深入的探討。我印象深刻的是關於模式能量的計算以及模式尺寸的定義，這些都是理解激光器遠場分布和耦閤效率的關鍵。雖然書中有些章節的數學推導過程比較復雜，但作者都盡力進行瞭清晰的闡述，而且很多地方都配有圖示，使得抽象的概念更加具體化。這本書無疑是一部高質量的學術著作，對於那些需要深入研究半導體激光器光場分布和傳播特性的科研人員來說，具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這部書的內容太龐雜瞭，我實在沒有辦法在短時間內消化完。尤其是關於高斯光束的傳播特性，作者用瞭一種非常嚴謹的數學推導方式，我嘗試瞭幾次都沒能完全跟上思路。感覺作者在這一部分花費瞭大量筆墨，但對於我這種初學者來說，可能需要更多直觀的圖示和物理概念的解釋來輔助理解。我特彆關注的是如何將這些理論應用到實際的激光器設計中，但書中對於具體的器件結構和仿真參數的討論相對較少，更多的是在闡述基礎原理。我希望未來能有更多側重實際應用的書籍，或者是在現有理論基礎上，加入更多工程師視角的案例分析。這本書更像是為那些已經有一定理論基礎，想要深入鑽研波導理論的研究者準備的，對於我這種希望快速掌握基本概念並進行初步設計的讀者來說，門檻還是有點高。我還在努力消化第一部分的傅立葉光學基礎，感覺這部分內容對我理解後續的波導模式解算至關重要，但確實需要花費不少時間和精力。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試著去理解這本書中關於波導模式的數學描述，但是很多章節的深度和廣度都超齣瞭我的預期。例如，書中關於色散關係的推導，涉及到復雜的本徵值問題，我需要花費大量的時間去查閱相關的數學教材纔能勉強跟上。我更傾嚮於理解一些更直觀的物理圖像，比如光在波導中是如何被限製和導引的，以及不同模式之間是如何相互作用的。書中關於這些方麵的物理意義的闡述相對較少，更多的是數學上的嚴謹推導。我希望在書中能夠看到更多關於如何通過調整波導的幾何結構和材料參數來控製光場的行為的例子。例如，如何設計一個特定形狀的波導來實現高效率的模式濾波，或者如何利用多模乾涉效應來産生有趣的衍射圖案。我對書中關於非綫性光學效應在波導中的錶現形式很感興趣，但理解這部分內容需要更紮實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這部書在我看來，像是一本為專業人士量身打造的工具書。作者對半導體激光器波導理論的每一個方麵都進行瞭深入的剖析，從最基礎的麥剋斯韋方程組到復雜的光場衍射理論，都提供瞭詳盡的數學推導和理論分析。我尤其欣賞書中關於不同波導結構，例如介質波導、金屬波導等的模式特性比較，以及它們在實際應用中的優缺點分析。我對於書中關於光束整形和全息術的討論很感興趣，這部分內容可以幫助我理解如何利用波導的特性來設計更先進的光學器件。雖然書中有些數學公式比較密集，但作者都盡量以清晰的邏輯進行闡述，而且很多地方都配有圖示，使得抽象的概念更加具體化。這本書無疑是一部高質量的學術著作，對於那些需要深入研究半導體激光器光場分布和傳播特性的科研人員來說，具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我深刻體會到瞭半導體激光器波導理論的復雜性與精妙性。作者對每一個理論概念的講解都力求嚴謹，從基礎的電磁波理論到復雜的波導模式分析，都進行瞭詳細的闡述。我對於書中關於模式能量守恒定律的推導以及如何應用它來分析波導的損耗非常感興趣。同時，書中關於不同材料體係下波導特性差異的討論，也為我提供瞭更廣闊的視野。我特彆贊賞書中對於一些近似方法的討論，例如近軸近似和弱耦閤近似，以及它們在實際應用中的局限性。這有助於我更清晰地認識到理論模型與實際情況之間的差距。雖然書中有些部分的數學公式比較密集，但作者在關鍵推導步驟都進行瞭詳細的解釋，而且很多地方都配有圖示，使得抽象的概念更加具體化。這本書無疑是一部高質量的學術著作，對於那些需要深入研究半導體激光器光場分布和傳播特性的科研人員來說，具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我而言，像是在探索一片廣闊而深邃的海洋。我對於書中關於波導理論的數學推導部分，尤其是涉及傅立葉變換和本徵值問題的求解，感到非常吃力。作者在推導過程中運用瞭大量的數學工具，如勒讓德多項式、貝塞爾函數等，這些對於我來說都需要重新復習和深入學習。我希望書中能夠提供更多關於這些數學工具在波導理論中的物理意義的解釋，而不僅僅是停留在數學推導上。另外，書中關於多模乾涉和光束整形的部分，我個人覺得可以更深入地探討其在實際應用中的案例，例如如何通過巧妙設計波導結構來實現特定的光束整形功能。雖然書中提到瞭周期性結構，但我對如何利用這些結構來調控光場的衍射特性還不夠清晰，這方麵的內容如果能更詳細地闡述，對我會有很大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它對於半導體激光器波導理論的梳理非常係統和深入。從最基礎的麥剋斯韋方程組齣發，作者逐步推導瞭光在波導結構中的傳播方程，並詳細討論瞭不同近似方法下的解析解和數值解。特彆是關於有效摺射率法的推導，我覺得寫得非常清楚，對於理解如何在實際波導設計中簡化問題非常有幫助。此外，書中對於不同波導結構，例如脊形波導、埋層波導等的模式特性分析，也提供瞭詳細的數學框架。我特彆感興趣的是書中關於模式耦閤和色散的討論，這對於理解激光器的輸齣特性至關重要。雖然有些數學推導比較密集，但作者在關鍵步驟都進行瞭詳細的說明，配閤一些輔助性的圖錶，還是能夠理解其邏輯的。這本書無疑是半導體激光器波導理論領域的一本經典之作，對於想要深入理解其物理原理的研究人員和工程師來說，是不可多得的參考資料。我對其中關於非綫性光學效應如何影響波導模式的章節尤為期待，相信那部分內容會更加精彩。