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

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郭长志 著

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店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030478122

商品编码：29655098752

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

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导语_点评_推荐词

内容提要

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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

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作者介绍

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文摘

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序言

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光的律动：半导体激光器速率方程理论（上册） 一部深入探索光子诞生奥秘的理论巨著 光，自古以来便是人类探索宇宙、理解自然的终极魅力所在。而在这光芒璀璨的背后，半导体激光器以其小巧、高效、可调谐的特性，在通信、医疗、工业、科研等众多领域扮演着不可或缺的角色。它们如何精确地发出单一频率、高度相干的光束？它们的内部能量是如何被激发、控制并最终转化为光子的？这其中蕴含的物理原理，正是“半导体激光器速率方程理论（上册）”所要揭示的核心奥秘。 本书并非一本简单的技术手册，而是一部严谨而深刻的理论著作，它将带领读者循序渐进地进入半导体激光器工作的微观世界，深入剖析其核心的动力学机制。不同于市面上多数只关注应用或现象的书籍，“半导体激光器速率方程理论（上册）”将目光聚焦于最根本的物理原理，通过精妙的数学模型和严谨的逻辑推演，勾勒出半导体激光器从电子-空穴对的产生，到受激辐射放大，再到最终光子输出的完整脉络。 核心理论基石：速率方程的构建与意义 本书的核心，正如其名，在于对“速率方程”的详尽阐述。速率方程，是描述激光器内部各种粒子数（例如电子、空穴、光子）随时间变化的微分方程组。它如同激光器的心脏跳动图，精确地描绘了能量的注入、转化和损失的全过程。上册的主要目标，正是为读者打下坚实的理论基础，理解速率方程的数学形式、物理含义以及它们如何反映激光器的动态行为。 我们将从半导体材料的基本性质出发，逐步引入费米-狄拉克统计、能带理论等关键概念，为理解载流子的行为奠定基础。随后，本书将详细讲解载流子在注入、复合（包括辐射复合和非辐射复合）过程中的速率。辐射复合，特别是直接带隙半导体中的辐射复合，是产生激光光子的关键。我们将深入分析其发生机制，以及载流子密度如何影响辐射复合的速率。 紧接着，本书将引入光子在激光器腔内的行为。光子的产生离不开受激辐射，我们将深入讲解受激辐射的原理，以及其发生的概率与粒子数密度之间的关系。激光器腔体对光子的增益和损耗起着至至关重要的作用。本书将细致地解析光子的反射、衍射、吸收等损耗机制，并通过引入光子寿命的概念，来量化腔体的损耗程度。 在上述基础上，本书将正式引入半导体激光器的基本速率方程。我们将逐一分析描述载流子数密度、光子数密度（或光场强度）以及准费米能级（用于表征载流子的分布状态）随时间变化的方程。每一个项，每一个系数，都将被赋予清晰的物理意义，让读者理解它们分别代表着能量的注入、辐射复合、受激辐射、自发辐射、光子损耗等过程。 理论的深度挖掘：从基本模型到精细分析 “半导体激光器速率方程理论（上册）”绝不仅仅停留在基本方程的罗列。本书的价值在于其对理论的深入挖掘和精细分析。我们将从最基本的“单模速率方程”出发，逐步探讨其局限性，并引入更复杂的模型。 例如，我们将详细分析“注入引起的瞬态响应”，即当激光器接收到电流注入时，内部的载流子和光子如何随时间变化，以及激光输出功率如何达到稳态。这对于理解激光器的启动过程、阈值行为以及动态调制特性至关重要。 本书还会深入探讨“自发辐射”在激光器工作中的作用。尽管受激辐射是产生相干激光的关键，但自发辐射作为初始的光源，对于激光器的启动和稳态运行同样不可或缺。我们将分析自发辐射的强度、光谱特性，以及它如何影响激光器的线宽和边模抑制比。 此外，“温度效应”是影响半导体激光器性能的重要因素，本书也将对其进行理论上的深入分析。温度的变化会影响半导体材料的带隙、载流子迁移率、复合速率以及腔体长度等，这些都会直接体现在速率方程的系数上。理解温度效应对于实际设计和优化激光器至关重要。 理论的逻辑之美：严谨推导与清晰论证 本书的写作风格注重逻辑的严谨性和论证的清晰性。每一个数学公式的推导都力求详尽，每一个物理概念的引入都层层递进。我们不回避复杂的数学工具，但会以最直观的方式解释它们在物理模型中的作用。读者将能够清晰地看到，从基本的量子力学原理，如何一步步汇聚成宏观的激光器动力学行为。 本书的叙述方式避免了枯燥的公式堆砌，而是通过生动的语言和形象的比喻，帮助读者理解抽象的物理概念。我们旨在激发读者对物理原理的好奇心，引导他们主动思考，从而真正掌握理论的精髓。 面向的读者群体 “半导体激光器速率方程理论（上册）”适合以下读者群体： 物理学、电子工程、光学工程等相关专业的本科生和研究生： 本书是学习半导体激光器理论的绝佳入门教材，能够为后续更深入的研究打下坚实基础。 从事半导体激光器研发、设计和应用的工程师： 本书提供的理论框架，能够帮助工程师更深入地理解激光器的内部机制，从而更有效地解决实际工程问题，优化器件性能。 对激光器物理原理感兴趣的科研人员： 本书能够帮助研究人员系统地梳理和深化对半导体激光器动力学的理解，为新的理论探索和实验设计提供灵感。 希望深入理解激光器工作原理的科普爱好者： 对于对光电技术有浓厚兴趣，愿意深入探索其背后物理原理的读者，本书也能提供一条清晰的学习路径。 本书的独特价值 本书的独特价值在于其对理论的深度、系统性和严谨性。它不是一本浅尝辄止的介绍，而是带领读者真正走进半导体激光器“速率方程”的数学和物理世界。通过学习本书，读者将能够： 深刻理解半导体激光器产生激光的根本物理机制。 掌握速率方程的数学模型及其物理意义，理解激光器内部各物理过程的相互作用。 分析激光器的稳态和瞬态行为，理解阈值现象、调制响应等关键特性。 为进一步学习更复杂的激光器模型，如多模激光器、分布式反馈激光器等打下坚实基础。 提升分析和解决半导体激光器相关问题的理论能力。 “半导体激光器速率方程理论（上册）”是一次对光子诞生之旅的深度探索。它揭示了半导体材料中微观粒子如何协同作用，最终发出那令人惊叹的、高度有序的光束。本书将成为您理解半导体激光器领域不可或缺的理论指引，为您开启通往更广阔的光学世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很用心，硬壳封面，拿在手里沉甸甸的，很有分量感。内页纸张的质地也很好，印刷清晰，字号大小适中，长时间阅读眼睛也不会太累。作为一本专业领域的理论著作，它在排版和图表展示上确实下了不少功夫，复杂的公式和曲线图都得到了很好的呈现。特别是章节之间的过渡和目录结构的编排，逻辑性很强，能让人清晰地把握住全书的脉络。虽然内容本身可能偏向学术，但从图书制作的角度来看，它无疑是一件令人愉悦的阅读材料。这种对细节的关注，让我在翻阅时就能感受到作者和出版社对知识传承的尊重。封面设计走的是经典学术风格，简洁而不失庄重，很适合放在书架上作为镇宅之宝。整体来说，这是一本从物理接触体验上就能让人感到踏实和专业的书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度确实令人印象深刻，它不仅仅是停留在表面概念的介绍，而是深入到了数学模型的构建和物理机制的推导过程。初读时，可能会觉得某些推导过程略显繁琐，需要读者有一定的数学基础才能跟上节奏。然而，正是这种严谨的推导，为后续理解高阶的非线性效应打下了坚实的基础。我特别欣赏作者在引入新概念时，总是会先回顾前置的物理背景，避免了读者在知识的断层中迷失方向。对于想要真正掌握半导体激光器核心工作原理的研究人员来说，这本书提供的细节是其他概论性读物难以企及的。它更像是一本工具书，而不是轻松的入门读物，需要沉下心来，逐字逐句地去啃。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常学术化，用词精准，几乎没有多余的口水话。这使得信息密度非常高，每一页都承载了大量的专业信息。如果你期望在其中找到轻松的阅读体验，那可能会感到有些吃力。但如果你追求的是知识的纯粹性和精确性，那么这种毫不妥协的表达方式恰恰是其优点所在。它专注于将复杂的物理现象用最严格的数学语言描绘出来，极少使用模糊的描述。这种严谨性，使得书中的每一个结论都建立在坚实的数学逻辑之上，对于追求科学真理的读者来说，这是一种极大的信任感来源。阅读它需要高度的专注力，但所获得的回报也是丰厚的，因为它直接面向科学研究的最前沿。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的价值更多地体现在其作为参考手册的潜力上。我发现自己经常需要回头查找某个特定参数的定义或者某个特定公式的推导依据。书中大量的引用和交叉引用体系非常完善，这对于进行学术研究的人来说是极大的便利。每一次查阅，都能发现一些在初次阅读时可能被忽略的细节信息。特别是那些关于特定材料参数对动态响应影响的讨论，提供了非常实用的工程视角。虽然这本书可能不适合完全没有物理背景的读者作为第一本教材，但对于已经有一定基础，希望深入挖掘细节，解决实际工程问题的工程师和研究生而言，它绝对是案头必备的典籍。它提供的知识广度和深度，让它具备了长期的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排体现出一种非常线性的知识梯度。从基础的半导体能带结构和载流子动力学讲起，逐步过渡到光腔模式的建立，再到最终的速率方程的完整形式。这种循序渐进的结构，极大地降低了理解复杂系统的认知负荷。作者似乎非常了解读者在学习过程中的“痛点”，总能在关键的转折点给出精妙的总结或类比。例如，在描述光学反馈对阈值电流的影响时，作者通过引入几个简化的模型，让抽象的数学关系变得具象化。虽然内容是偏理论的，但作者的叙述风格却保持了一种难得的清晰和耐心，让人感觉像是在听一位经验丰富的导师在身边讲解，而不是在阅读一份冰冷的技术文档。