半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030479020

商品编码：29866829860

包装：圆脊精装

出版时间：2016-06-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下
作者	郭长志
定价	138.00元
ISBN号	9787030479020
出版社	科学出版社
出版日期	2016-06-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：圆脊精装	开本：	重量：0.4
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

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

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作者介绍

序言

《半导体激光器设计理论 1：半导体激光器速率方程理论》 目录 第一章 绪论 1.1 半导体激光器的发展历程与应用前景 1.2 半导体激光器的工作原理概述 1.3 本书的研究内容与结构安排 第二章 半导体材料的光学性质 2.1 晶体结构与能带理论 2.1.1 绝缘体、半导体与导体的区别 2.1.2 直接带隙与间接带隙半导体 2.1.3 费米能级与载流子统计 2.2 载流子与光子的相互作用 2.2.1 光吸收与光致发光 2.2.2 俄歇复合与声子辅助过程 2.2.3 载流子扩散与弛豫 第三章 半导体激光器的基本原理 3.1 受激辐射与粒子数反转 3.1.1 普朗克黑体辐射与玻尔兹曼分布 3.1.2 受激辐射的激发与放大过程 3.1.3 粒子数反转的产生机制 3.2 激光谐振腔与光放大 3.2.1 谐振腔的结构与模式 3.2.2 光栅方程与衍射效率 3.2.3 增益饱和效应 第四章 半导体激光器的速率方程理论 4.1 载流子速率方程 4.1.1 注入与复合过程 4.1.2 扩散与输运 4.1.3 空间依赖性与一维近似 4.2 光子速率方程 4.2.1 受激与自发辐射 4.2.2 腔损耗与光子寿命 4.2.3 腔内光强与光子数 4.3 耦合速率方程组 4.3.1 稳态分析与阈值条件 4.3.2 动态特性分析：调制响应与噪声 4.3.3 阻塞效应与超辐射 第五章 速率方程的进阶讨论 5.1 非平衡态与瞬态响应 5.1.1 载流子动力学与调制失真 5.1.2 光子动力学与啁啾效应 5.1.3 阈值附近的行为 5.2 空间非均匀性效应 5.2.1 载流子空间分布的影响 5.2.2 光场空间分布与横模 5.2.3 复杂结构中的速率方程应用 5.3 宽带与多模激光器 5.3.1 增益谱与模式选择 5.3.2 模式竞争与跳模现象 5.3.3 速率方程在宽带设计中的考量 第六章 速率方程的数值模拟方法 6.1 数值方法的选择与原理 6.1.1 有限差分法与有限元法 6.1.2 显式与隐式求解方法 6.1.3 稳定性与收敛性分析 6.2 典型模拟实例 6.2.1 连续波（CW）激光器稳态模拟 6.2.2 脉冲激光器动态模拟 6.2.3 调制响应与噪声分析模拟 6.3 模拟结果的解读与验证 6.3.1 参数敏感性分析 6.3.2 与实验数据的对比 6.3.3 模拟在设计优化中的作用 第七章 速率方程在特定激光器结构中的应用 7.1 阈值电流与内部量子效率 7.1.1 结构参数对阈值电流的影响 7.1.2 俄歇复合与非辐射复合 7.1.3 激子效应与载流子 confinement 7.2 输出功率与光电转换效率 7.2.1 内部损耗与外部损耗 7.2.2 载流子注入效率与辐射复合效率 7.2.3 散热对功率的影响 7.3 边模抑制比与光谱特性 7.3.1 增益平坦度与模式选择 7.3.2 谐振腔长度与纵模间隔 7.3.3 耦合腔效应与光谱展宽 7.4 动态特性分析（如调制速率、啁啾） 7.4.1 载流子寿命与光子寿命的关系 7.4.2 价格-电压关系的优化 7.4.3 激励频率与信号带宽 第八章 结论与展望 8.1 本书主要研究内容的总结 8.2 半导体激光器速率方程理论的局限性 8.3 未来研究方向与理论发展趋势 --- 图书简介 《半导体激光器设计理论 1：半导体激光器速率方程理论》深入剖析了半导体激光器运行的核心机制，将理论的严谨性与工程设计的实用性相结合，为读者构建起理解和设计高性能半导体激光器的坚实理论基础。本书聚焦于半导体激光器的速率方程理论，这是揭示激光器从注入载流子到输出光信号这一复杂转化过程的关键工具。 本书从半导体材料最基础的光学性质入手，系统梳理了晶体结构、能带理论以及载流子与光子的相互作用。读者将理解不同半导体材料的特性如何决定激光器的性能，以及吸收、发光、复合等基本过程的物理图像。随后，本书将激光器的产生归结于受激辐射和粒子数反转这两个物理概念，并阐述了谐振腔在光放大和模式形成中的关键作用。 本书的核心章节——第四章，详细介绍了半导体激光器的速率方程理论。这里，我们将复杂的物理过程分解为可量化的方程组，分别描述了载流子的注入、复合、扩散以及光子的产生、损耗和腔内光强的演化。读者将学习如何通过求解这些耦合的速率方程来分析激光器的稳态行为，理解激光阈值电流的物理含义，并深入洞察激光器的动态特性，如其对调制信号的响应速度、信号的噪声特性以及可能出现的阻塞效应。 在进阶章节中，本书进一步探讨了速率方程理论在分析瞬态响应、空间非均匀性以及宽带和多模激光器中的应用。这部分内容将帮助读者理解激光器在快速调制下的复杂行为，例如载流子动力学如何影响调制失真，光子动力学又如何产生信号的啁啾效应。对于空间结构的设计，例如不同的限制载流子和光场的结构，本书也给出了速率方程的考量。 为了使理论分析更具指导意义，本书专门辟出章节讲解速率方程的数值模拟方法。读者将学习如何利用数值工具来求解复杂的速率方程组，通过理解有限差分法、有限元法等数值技巧，并学会如何解读模拟结果，将其与实验数据进行验证，从而有效地指导激光器的优化设计。 本书还通过分析一系列典型的半导体激光器结构，将速率方程理论的应用落到实处。从阈值电流的优化、输出功率的提升，到边模抑制比的提高以及动态特性的分析，每一项关键性能指标的背后，都离不开速率方程的精确描述。本书将指导读者如何利用速率方程的分析结果，去理解和改进激光器的设计。 《半导体激光器设计理论 1：半导体激光器速率方程理论》不仅是一本教材，更是一本实践指南。它为从事半导体激光器研究、开发和应用的工程师、研究人员以及高年级学生提供了一条清晰的学习路径，帮助他们深入理解半导体激光器的工作原理，掌握其性能分析和设计优化的核心方法。通过对速率方程理论的透彻理解，读者将能够创造出更高效、更稳定、功能更强大的半导体激光器，以满足日益增长的科技需求。

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当我看到“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名时，我立刻意识到这是一本专注于核心技术、深入研究的专著。对于致力于半导体激光器设计和研发的从业者来说，“速率方程理论”是理解器件工作机制和性能优化的基石。我非常好奇作者是如何构建这一理论体系的。是否会从量子力学和固体物理的基础理论出发，解释半导体材料中光子与电子、空穴的相互作用？然后，如何将这些微观过程转化为宏观的速率方程，描述粒子数和光子数随时间的变化？我期待书中能够清晰地阐述速率方程中的各项参数，例如粒子数密度、光子数密度、增益系数、损耗系数、以及它们的物理意义和相互关系。更吸引我的是，速率方程在实际设计中的应用。我希望看到书中如何利用速率方程来分析激光器的稳态和动态特性，比如如何确定阈值泵浦功率、计算输出功率、分析调制响应速度、以及理解模式竞争等现象。不知道书中是否会提供一些实际的半导体激光器模型，例如DFB或VCSEL，并通过速率方程的分析来解释其设计考量和性能特点？这本书的出现，为我提供了一个深入探索半导体激光器核心理论的绝佳机会，我对书中知识的深度和理论的实用性充满了极高的期待。

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看到“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名，我脑海中立刻浮现出无数关于半导体激光器运行机制的疑问，而“速率方程理论”无疑是解开这些疑问的关键钥匙。速率方程，顾名思义，就是描述系统中粒子数和光子数随时间变化率的方程组，它构成了半导体激光器动力学行为的基础。我非常期待这本书能够以一种清晰、系统的方式，带领我深入理解速率方程的构建过程。从最基础的载流子动力学，到光子与物质的相互作用，再到增益和损耗的形成，我希望能够看到一个严谨的逻辑链条。不知道书中是否会从半导体材料的能带理论讲起，解释载流子的产生、复合（辐射复合和非辐射复合）以及注入过程。随后，如何引入光子在腔内的传播、增益以及损耗，最终形成激光输出？我对速率方程中的各项参数充满了好奇，比如光子寿命、载流子寿命、增益系数、损耗系数、以及阈值条件等。我希望作者能够对这些参数的物理意义进行详尽的阐述，并展示它们如何影响激光器的性能。更重要的是，我期待书中能够通过速率方程，分析出激光器的各种工作状态，例如起振过程、稳态输出、以及动态响应特性，如调制带宽和瞬态行为。是否会提供一些具体的计算示例，或者模拟结果，来帮助我更好地理解这些理论？我深信，对于任何一个想要在半导体激光器领域有所建树的人来说，熟练掌握速率方程理论是必不可少的一步，而这本书，恰好提供了一个深入学习的绝佳机会。

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从书名“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”来看，这本书显然不是一本浅尝辄止的入门读物，而是直指半导体激光器最核心的理论基石——速率方程。速率方程的理解，对于任何想要深入研究或设计半导体激光器的工程师和研究人员来说，都至关重要。它就像是激光器内部的“生命周期”模型，描述了粒子（电子-空穴对）和光子数量随时间的变化规律。我非常好奇作者是如何来组织这一部分内容的。是否会从量子力学基础出发，介绍半导体材料的能带结构，以及载流子的分布？然后，如何引入光子与物质相互作用的速率，例如受激发射、吸收和自发辐射？我期待看到速率方程的推导过程，以及方程中各项参数的物理意义的详细解释，比如光子密度、载流子密度、增益因子、损耗因子、光子寿命、载流子寿命等等。而且，速率方程的分析往往涉及到复杂的微分方程，我很好奇作者将如何处理这些数学问题。是否会提供一些解析解的案例，或者更倾向于通过数值模拟来展示其行为？特别是对于动态行为，例如激光器的起振过程、模式竞争、以及外界信号的注入耦合，速率方程是否能够提供深刻的洞察？我希望书中能包含一些关于如何利用速率方程来优化激光器设计，例如通过调整泵浦强度、腔体损耗、有源区厚度等参数来达到预期的输出功率、阈值特性、调制速度和稳定性。这本书的出现，让我看到了通往半导体激光器设计深层理论的大门，我对其中的知识密度和理论严谨性充满期待。

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从“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名来看，这本书显然不是一本浅显的科普读物，而是要深入挖掘半导体激光器设计背后的核心理论——速率方程。在我看来，速率方程是连接微观物理过程与宏观激光器性能的桥梁，理解它，就等于掌握了半导体激光器工作的“密码”。我非常好奇作者是如何来构建这个理论体系的。是否会从半导体材料的能带结构、载流子动力学出发，解释光子与物质相互作用的物理机制，然后逐步推导出描述粒子数和光子数随时间变化的速率方程？我期待书中能够清晰地阐述速率方程中的各个项，比如泵浦项、粒子复合项、受激发射项、自发辐射项、以及光子损耗项，并对它们的物理意义进行深入的解读。更令我兴奋的是，速率方程在实际设计中的应用。我希望看到书中如何利用速率方程来分析激光器的稳态和动态特性，例如如何计算阈值泵浦功率、预测输出功率、分析调制响应速度、以及理解模式稳定性等。不知道书中是否会提供一些关于如何通过调整器件结构或操作参数来优化激光器性能的速率方程分析？这本书的出现，为我提供了一个深入学习半导体激光器速率方程理论的绝佳机会，我对书中知识的严谨性和对实际应用的指导性充满了极高的期待。

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“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名，让我对这本书充满了期待，因为它直指半导体激光器最核心、最基础的理论——速率方程。在我看来，速率方程是理解半导体激光器如何从“种子”长成“参天大树”的关键。它不仅仅是数学模型的描述，更是物理过程的精妙体现。我很好奇，作者是如何来构建这个理论体系的。是否会从量子力学和固体物理的基础出发，解释半导体材料的能带结构、载流子特性，以及光子与物质的相互作用？然后，如何将这些微观过程量化，形成描述粒子数和光子数随时间变化的速率方程？我期待书中能够清晰地阐述速率方程中的各个项，例如泵浦速率、粒子复合速率、受激发射速率、自发辐射速率、光子损耗速率等等，并详细解释它们的物理含义以及如何影响激光器的输出特性。更重要的是，我希望能够看到速率方程在分析激光器性能方面的实际应用。比如，如何利用速率方程来计算激光器的阈值泵浦功率？如何分析输出功率与泵浦功率之间的关系？如何理解激光器的动态响应，例如调制速度和瞬态行为？我特别期待书中是否会包含一些与实际器件相关的例子，例如DFB激光器或VCSEL激光器，通过速率方程的分析来解释它们的性能特点和设计考量。这本书的出版，为我提供了一个深入理解半导体激光器内部运作机制的绝佳途径，我对其中的理论深度和实践指导意义抱有非常高的期望。

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“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”——单单是这个标题，就足以让我感受到这本书的专业性和深度。对于任何一个对半导体激光器感兴趣的人来说，“速率方程理论”无疑是绕不开的核心。它就像是揭示激光器“生命周期”的密码，描述了构成激光器的基本元素——光子和粒子——如何随时间发生相互作用并演变。我迫切地想知道，作者是如何将如此复杂的物理过程，通过数学的语言来精确描述的。这本书是否会从半导体材料的基本性质出发，如能带结构、激子形成、载流子注入和复合等，为速率方程的建立打下坚实的基础？然后，如何引入光子在谐振腔内的传播、增益和损耗，最终形成激光振荡？我特别期待书中能够对速率方程中的每一项，比如泵浦项、粒子复合项、受激发射项、自发辐射项、光子损耗项等，进行深入浅出的讲解，并阐明它们各自在激光器工作过程中扮演的角色。此外，速率方程的求解和分析对于理解激光器的性能至关重要。我希望书中能够展示如何利用速率方程来分析激光器的各种特性，例如阈值条件、输出功率、动态响应、甚至是激光器的稳定性问题。不知道作者是否会提供一些实际的算例，或者通过图表来辅助说明？这本书的出现，无疑为我提供了一个系统深入学习半导体激光器速率方程理论的绝佳平台，我对其中知识的系统性和理论的严谨性充满了期待。

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这本书的封面设计，尤其是标题“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”，本身就透露出一种严谨、学术的气息。虽然我还没有机会深入阅读，但仅仅从这个命名方式，就能感受到作者在深入浅出的过程中，对核心概念的聚焦。“速率方程理论”作为核心，这本身就是一个极具挑战但又至关重要的领域。速率方程是描述激光器内部粒子数和光子数随时间变化的数学模型，理解它，就如同掌握了激光器“心脏跳动”的规律。我期待这本书能够以一种清晰、有逻辑的方式，层层剥开速率方程的神秘面纱。不知道书中是否会从最基础的玻尔兹曼分布、跃迁概率讲起，然后逐步过渡到激光增益、粒子数反转、自发辐射和受激辐射等基本概念。再者，速率方程的引入，必然会涉及一系列微分方程的求解和分析，我很好奇作者会选择哪种数学工具来辅助讲解。是经典的解析方法，还是更现代的数值模拟？例如，在分析稳态行为时，是否会推导出不同参数（如泵浦率、损耗）对输出功率的影响？在动态行为方面，又会如何阐述激光器的起振过程、模式竞争，甚至是一些有趣的非线性现象？我尤其关心，作者是否会提供一些实际的例子，比如针对特定类型的半导体激光器（如DFB、VCSEL）进行速率方程的分析，这样会大大增强理论的实践指导意义。另外，“下”这个字，暗示着这本书可能是系列中的一部分，或者是在“速率方程理论”这个广阔主题上的一个深入探讨，这让我对其内容的深度和广度充满了好奇。希望它能成为我理解半导体激光器工作原理的坚实基石。

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当我的目光落在“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名上时，我的内心immediately涌起一股强烈的求知欲。尤其是“速率方程理论”这几个字，让我知道这本书不会是泛泛而谈，而是会深入到半导体激光器工作原理的核心。速率方程，在我理解来，就是描述激光器内部光子和粒子数量变化规律的“运动方程”。我非常好奇作者是如何组织和讲解这部分内容的。是否会从半导体材料的能带结构、载流子注入和复合机制讲起，然后逐步引出光子在谐振腔内的增益和损耗过程？我期待看到速率方程的完整推导过程，并且希望作者能够对其中每一个参数，比如光子寿命、粒子寿命、增益系数、损耗系数、以及泵浦强度等，进行清晰的物理意义解释。更吸引我的是，速率方程在实际设计中的应用。我希望书中能够展示如何利用速率方程来分析激光器的稳态特性，例如阈值功率、输出功率与泵浦功率的关系，以及如何预测动态特性，例如调制响应速度、瞬态脉冲特性等等。不知道书中是否会涉及一些高级概念，比如速率方程的非线性行为，或者多模竞争现象的速率方程描述？对于一个想要深入理解并可能参与半导体激光器设计的人来说，这本书无疑提供了一个非常宝贵的学习机会。我对书中理论的严谨性和对实际应用的指导性充满了期待，希望它能成为我知识体系中的重要一环。

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我一直在寻找一本能够真正帮助我理解半导体激光器核心工作原理的书籍，而“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”这个书名，无疑击中了我的需求点。尤其是“速率方程理论”这几个字，听起来就足够硬核，也意味着这本书不会流于表面，而是要深入到物理过程的本质。速率方程的建立，在我看来，是连接宏观现象和微观物理机制的关键桥梁。不知道书中对这一关键的数学模型是如何构建的？它是否会从基本的玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计出发，解释在半导体材料中电子和空穴的分布情况？然后，如何引入光子与物质的相互作用，例如受激辐射和受激吸收的概率，以及这些概率如何影响粒子数的变化？我期待书中能够清晰地阐述速率方程中的各项参数，比如光子寿命、粒子寿命、增益系数、损耗系数等等，并解释它们各自的物理意义和对激光器性能的影响。更重要的是，我希望作者能够讲解如何利用这些速率方程来预测激光器的各种性能指标，比如阈值泵浦功率、输出光功率、光谱特性、调制特性等等。例如，是否会推导出在稳态条件下，输出功率与泵浦功率之间的关系曲线，以及如何从中分析出阈值现象？对于动态特性，比如激光器的开启过程，速率方程是否能够帮助我们理解其响应速度和稳定性？我深信，只有深刻理解了速率方程，才能真正做到“设计”半导体激光器，而不是仅仅停留在“使用”层面。这本书的出现，让我看到了实现这一目标的可能性，我对其中的理论深度和实用性抱有极高的期待。

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“半导体激光器设计理论 1 半导体激光器速率方程理论 下 郭长志”——仅仅这个标题，就足以让我感受到这本书的专业性和严谨性。对于任何想要深入了解半导体激光器工作原理的人来说，“速率方程理论”都是必不可少的核心内容。它就像是激光器内部运行的“时间线”，描述了光子和粒子数如何随时间发生复杂的相互作用。我非常期待书中能够以一种清晰、有条理的方式，带领我走进速率方程的殿堂。是否会从半导体材料的基本物理特性出发，解释载流子的注入、复合以及光子在谐振腔内的增益和损耗过程？我希望作者能够对速率方程中的各项参数，例如粒子寿命、光子寿命、增益系数、损耗系数、泵浦强度等，进行详细的物理意义阐述，并展示它们如何共同决定激光器的性能。更重要的是，我希望看到速率方程在实际设计中的应用。比如，如何利用速率方程来分析激光器的阈值特性？如何预测输出功率与泵浦功率的关系？如何理解激光器的动态响应，例如调制速度和瞬态行为？我期待书中是否会提供一些具体的计算示例，或者与实际器件相关的案例分析，来帮助我更好地掌握这些理论知识。这本书的出现，为我提供了一个深入理解半导体激光器设计核心理论的绝佳途径，我对书中理论的深度和实践指导意义抱有非常高的期望。