半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊) 郭長誌 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
• 能帶結構
• 光增益
• 量子理論
• 郭長誌
• 半導體物理
• 光電子學
• 激光技術
• 量子力學
• 材料科學

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030473806

商品編碼：29332675012

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名：半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)

定價：168.00元

作者：郭長誌

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030473806

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：圓脊精裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書討論瞭達到設計所需精度的量子阱、量子綫、和量子點的電子能帶和能級的量子理論和設計計算,帶間和子帶間光躍遷幾率和光增益的半徑典量子理論和設計,應變效應及其對各維能帶結構的影響、溫度效應T0問題的物理機製，特彆是俄歇復閤的量子理論及其剋服方案和設計,量子阱間耦閤、載流子落入和逃逸時間的理論和設計。子帶間量子級聯激光器的理論和設計，其真正優點和局限性。扼要介紹全量子理論的量子光學和自發發射等理論問題

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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《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊) 郭長誌》圖書簡介 引言 在現代科技的浪潮中，半導體激光器以其卓越的性能、緊湊的體積以及廣泛的應用領域，扮演著至關重要的角色。從光通信、數據存儲到工業加工、醫療診斷，乃至前沿的量子信息科學，半導體激光器無處不在，推動著科技的進步和人類生活的便利。而理解半導體激光器的工作原理，深入剖析其能帶結構與光增益的量子力學根源，是實現更高性能、更創新應用的關鍵。 《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)》正是在這一背景下，對半導體激光器這一復雜而迷人的器件，進行瞭深入而係統的量子理論探討。本書承接上冊的理論基礎，將目光聚焦於更為精深、更為貼近實際應用的層麵，為讀者構建起一套完整而嚴謹的理論框架。本書的著者郭長誌教授，在半導體物理與量子光學領域享有盛譽，其深厚的學術造詣和清晰的講解風格，使得這部著作既具理論深度，又兼具可讀性。 本書核心內容概述 本書深入研究半導體激光器的核心物理機製，主要圍繞以下幾個關鍵方麵展開： 第一部分：能帶結構與電子-空穴動力學 周期勢場中的電子行為： 追溯到量子力學的基礎，本書首先迴顧瞭在周期性晶格勢場中電子的運動規律。通過布裏葉級數展開和Bloch定理，清晰地闡述瞭電子波函數的周期性和能量本徵態的形成。這為理解半導體材料的能帶結構奠定瞭堅實的數學和物理基礎。此處並非簡單介紹，而是強調瞭其作為後續深入分析的起點，例如如何從晶格常數、原子種類等微觀參數齣發，推導齣宏觀的能帶麯綫。 能帶理論的精進： 本書將深入探討各種更為精確的能帶計算方法，如K·P微擾理論、密度泛函理論（DFT）及其在半導體材料中的應用。這些方法能夠更準確地描述不同材料體係（如III-V族、II-VI族化閤物半導體，以及量子點、量子阱等低維結構）的價帶頂、導帶底以及它們之間的能量關係。特彆地，對於應變效應、雜質效應、錶麵效應等對能帶結構的影響，本書將給齣詳細的理論分析。例如，在分析量子阱的能帶時，會詳細推導量子化的能量本徵值，以及這些量子化能級如何影響激子的形成和躍遷。 電子-空穴對的産生與湮滅： 在半導體中，光增益的産生直接源於電子-空穴對的形成與復閤。本書將詳細解析光吸收、電注入等機製如何激發電子-空穴對的産生。同時，也會深入探討不同類型的載流子復閤過程，包括輻射復閤（生成光子）和非輻射復閤（通過聲子或缺陷耗散能量）。對於輻射復閤，其速率和效率直接決定瞭光增益的大小，本書將通過量子力學理論，詳細推導輻射復閤速率的錶達式，並分析其與電子-空穴濃度、能帶結構以及材料特性的關係。 載流子動力學與輸運： 除瞭産生與復閤，載流子的空間輸運也對激光器的性能有著重要影響。本書將分析電子和空穴在半導體中的擴散、漂移以及散射過程。通過玻爾茲曼輸運方程的求解，可以描述載流子在電場和濃度梯度下的運動行為，理解載流子的弛豫時間、遷移率等關鍵參數。這對於優化器件結構，提高載流子注入效率和均勻性至關重要。 第二部分：光增益的量子理論 光與物質的相互作用： 本書將從量子電動力學的角度，係統地闡述光與半導體材料中電子-空穴係統之間的相互作用。利用微擾理論，詳細推導瞭光吸收和光發射的躍遷概率。此處並非僅是提及，而是深入到涉及偶極躍遷規則、費米黃金定則等關鍵量子力學概念，定量分析光子與電子-空穴躍遷之間的耦閤強度。 增益譜的形成與調控： 光增益的譜分布是半導體激光器光譜特性的直接反映。本書將基於推導齣的躍遷概率，結閤能帶結構和載流子填充因子，詳細分析半導體材料的穩態光增益譜。將重點討論載流子密度、溫度、應變、材料組分等因素對增益譜形狀（如峰值增益、增益帶寬、峰值位置）的影響。例如，對於量子阱激光器，會分析由於二維態密度導緻載流子填充不均勻性如何影響增益譜的展寬和形狀。 載流子填充與超快動力學： 在高注入速率下，載流子的填充分布會偏離準費米能級分布，即所謂的“非等溫”載流子分布。本書將探討如何利用更精確的動力學方程描述這種超快填充過程，以及它如何影響激光器的瞬態響應和短脈衝産生。理解這一點對於設計高功率、高效率、低閾值的新型半導體激光器至關重要。 光子與載流子的耦閤： 光增益的本質是受激輻射，即已經存在的光子誘導瞭新的光子産生。本書將深入分析光子與電子-空穴躍遷之間的相互作用，推導齣受激發射的速率。通過建立光子密度與載流子密度之間的耦閤方程，最終形成描述激光器增益飽和效應的理論模型。 第三部分：特定半導體激光器結構與模型 量子阱、量子綫、量子點激光器： 隨著納米技術的發展，低維半導體結構在激光器中的應用日益廣泛。本書將專門探討量子阱、量子綫和量子點激光器的能帶結構特點、載流子量子化效應以及它們對光增益的獨特影響。例如，會詳細分析量子點激光器由於其零維態密度帶來的高增益、低閾值和窄譜寬優勢，以及其理論建模的特殊性。 分布式反饋（DFB）和分布式布拉格反射（DBR）激光器： 為瞭實現窄譜寬、高邊模抑製比的激光輸齣，周期性結構（如光柵）被引入半導體激光器中。本書將分析光柵結構如何與光場相互作用，形成周期性變化的摺射率和增益，從而實現特定波長的選模。將介紹耦閤波理論及其在分析DFB/DBR激光器工作原理中的應用。 量子級聯激光器（QCL）的理論基礎： 本書還會觸及量子級聯激光器這一特異的半導體激光器類型。QCL的工作機製與傳統半導體激光器不同，其增益來源於電子在能級間的級聯躍遷，而非電子-空穴復閤。本書將介紹其能帶工程設計、載流子動力學以及躍遷機製的理論模型。 本書的特色與價值 《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)》的價值體現在其以下幾個方麵： 理論的嚴謹性與係統性： 本書以量子力學為核心，構建瞭從基礎理論到具體應用的完整理論框架。每一個概念都經過嚴謹的數學推導和物理闡釋，確保瞭理論的精確性和可靠性。 內容的深度與廣度： 除瞭核心的能帶結構和光增益理論，本書還涵蓋瞭載流子動力學、不同維度結構激光器、新型激光器類型等多個重要方麵，為讀者提供瞭全方位的知識體係。 理論與應用的結閤： 本書在闡述理論的同時，始終關注其在實際半導體激光器設計和性能優化中的應用。例如，通過分析不同因素對增益譜的影響，為器件的參數設計提供瞭理論指導。 清晰的邏輯與易讀性： 著者郭長誌教授憑藉其豐富的教學經驗，將復雜深奧的量子理論以清晰的邏輯和條理的敘述方式呈現給讀者。雖然是專業性很強的著作，但努力做到易於理解和掌握。 目標讀者 本書適閤於以下讀者群體： 研究生及博士生： 正在從事半導體物理、量子光學、器件物理、光電子學等相關領域研究的碩士和博士研究生，本書將是他們深入理解半導體激光器機理、開展前沿研究的必備參考。 科研人員與工程師： 在半導體材料、器件研發、激光器設計與製造等領域的科研人員和工程師，本書能夠幫助他們建立紮實的理論基礎，解決實際工程問題，推動技術創新。 高等院校教師： 緻力於半導體物理、量子力學、固體物理、光電子學等課程教學的教師，本書能夠為其提供豐富的教學素材和深入的理論支撐。 對半導體激光器感興趣的專業人士： 任何希望深入瞭解半導體激光器工作原理的專業人士，本書都將為其提供一條通往深度理解的路徑。 結語 《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)》是一部承載著深厚學術積澱的著作，它不僅為讀者揭示瞭半導體激光器背後的量子奧秘，更為實際的器件研發和技術創新提供瞭堅實的理論基石。通過係統學習本書，讀者將能夠更深刻地理解半導體激光器的本質，為未來的研究和應用開闢更廣闊的道路。

評分☆☆☆☆☆

《計算流體力學基礎與應用》這本書，從一個偏嚮工程應用的角度來看，可以說是一部非常實用的“工具書”。它的結構安排極具條理性，首先從離散化理論入手，詳細講解瞭有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）的推導過程和網格生成技術，這對於任何想自己搭建求解器的人來說都是無價的寶藏。作者在介紹完基本守恒方程的數值解法後，立刻轉入瞭對湍流模型（如RANS，LES）的介紹，並且沒有停留在理論層麵，而是附帶瞭大量的代碼示例和後處理技巧。我特彆欣賞它在“穩定性和收斂性”一章中的處理方式，清晰地指齣瞭哪些數值格式在處理激波或邊界層分離時容易齣現振蕩，並提供瞭相應的穩定化策略。這本書的語言風格非常直接和務實，幾乎沒有冗餘的哲學討論，一切都圍繞著如何讓方程跑起來，並且跑得正確。對於剛接觸CFD的工程師來說，這本書提供瞭從原理到實踐的完整閉環，讀完後能立刻上手解決實際工程中的對流-擴散問題。

評分☆☆☆☆☆

《凝聚態物理中的拓撲材料》這本書，為我打開瞭一扇通往奇異物質形態的大門。它不是一本傳統意義上的固體物理教材，更像是一部關於“分類學”和“不變量”的著作。作者從數學拓撲學的角度切入，清晰地解釋瞭為什麼某些材料的電子性質是體態絕緣而邊緣導電的，這種性質的“魯棒性”是如何由晶格對稱性和拓撲不變量保障的。書中對布洛赫電子的 Berry 視角，特彆是 Berry 幾何相位的引入，處理得非常優雅且具有洞察力。例如，對二維電子氣中的霍爾效應的討論，不再僅僅停留在經典能帶模型，而是通過引入規範場概念，使得量子霍爾效應的非零拓撲荷變得直觀可感。書中的圖示雖然不多，但每一個概念圖都承載瞭巨大的信息量，特彆是關於倒易空間的纏繞和分形結構的展示，極大地幫助我建立瞭對這些抽象概念的空間感。這本書的價值在於，它將看似不相關的數學工具（如微分幾何）與具體的物理現象（如拓撲絕緣體、Weyl半金屬）緊密聯係起來，為研究人員提供瞭一套強大的理論武器來識彆和設計新型功能材料。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研讀的這本《高級光學成像技術原理》提供瞭一種對光與物質相互作用的全新、高度精密的審視。這本書的敘事綫索主要圍繞信息是如何通過光學係統進行編碼、傳輸和解碼展開的。作者對傅裏葉光學在成像中的應用進行瞭極其詳盡的闡述，從衍射理論齣發，逐步構建瞭點擴散函數（PSF）和光學傳遞函數（OTF）的完整數學框架。與其他偏嚮實驗操作的書籍不同，這本書著重於理論極限和性能瓶頸的解析。例如，關於超分辨成像（如STED或PALM/STORM）的章節，它並沒有簡單地羅列實驗步驟，而是深入剖析瞭激發態動力學和光漂白過程對分辨率的根本性製約，並展示瞭如何通過巧妙的調製來實現突破。書中對偏振態在復雜介質中演化的討論也尤為精彩，使用瞭瓊斯矩陣和穆勒矩陣的組閤分析，極大地提高瞭對偏振成像係統性能評估的準確性。這本書的閱讀體驗是高度智力化的，它要求讀者不僅要理解數學模型，更要能將模型與實際的光學元件的物理特性對應起來，適閤那些希望在理論層麵深入理解成像係統設計者。

評分☆☆☆☆☆

這本《量子力學導論：從微觀到宏觀》簡直是打開瞭我對物理世界理解的一扇全新的大門。作者在講解波函數、薛定諤方程這些核心概念時，沒有陷入過於枯燥的數學推導，而是巧妙地結閤瞭大量的實際物理圖像和生活中的類比，讓初學者也能快速抓住問題的本質。尤其對量子疊加態和測量問題的討論，作者的闡述非常深入且富有啓發性，不同於以往我讀過的教材那種冷冰冰的公式堆砌，這本書更像是一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導你思考“究竟什麼是真實”。書中對不確定性原理的解釋尤為精妙，它不僅僅是數學上的限製，更是對我們認識世界能力的一種深刻哲學反思。後麵的內容涉及散射理論和微擾論時，難度有所提升，但作者在每一步的邏輯銜接上都做得非常紮實，讓人感覺每一步都是水到渠成的結論，而不是硬塞進來的知識點。讀完前幾章後，我發現自己對以往模糊的量子概念清晰瞭很多，甚至開始嘗試去分析一些更復雜的物理現象。這本書的閱讀體驗是極其流暢且富有智力挑戰的，推薦給所有對基礎物理感興趣的探索者。

評分☆☆☆☆☆

我對《材料科學中的熱力學與相變》這本書的感受是非常復雜且深刻的。首先，它的深度是毋庸置疑的，內容涵蓋瞭從基本的吉布斯自由能計算到復雜的非平衡相變過程，幾乎涵蓋瞭現代材料熱力學研究的全部前沿領域。這本書的獨特之處在於它極其強調“過程”而非“結果”。例如，在討論晶體生長時，作者花費瞭大量的篇幅來剖析形核的能量壁壘和界麵動力學，這使得最終形成的微觀結構與其熱力學驅動力之間的聯係變得清晰可見。不過，必須承認，這本書的門檻相當高。對於沒有紮實化學熱力學基礎的讀者來說，前幾章可能需要反復閱讀纔能完全消化其中復雜的偏摩爾量概念和化學勢的運用。我個人認為，這本書更適閤作為研究生階段的參考書，而不是入門讀物。它像一把精密的刻刀，要求讀者已經具備瞭基本的幾何結構概念，纔能更好地體會作者如何通過熱力學框架來雕刻材料的命運。每一次翻閱，都能發現一些之前忽略的細節，特彆是關於梯度材料穩定性的分析部分，提供瞭一種全新的視角來看待材料的設計問題。