半导体激光器设计理论 I 半导体激光器速率方程理论(上 郭长志

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郭长志 著
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店铺: 典则俊雅图书专营店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030478122
商品编码:29882025136
包装:圆脊精装
出版时间:2016-05-01

具体描述

  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 I 半导体激光器速率方程理论(上
作者郭长志
定价148.00元
ISBN号9787030478122
出版社科学出版社
出版日期2016-05-01
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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导语_点评_推荐词

  作者介绍

  序言

《光学器件的量子力学基础与应用》 内容简介: 本书旨在深入探讨构成现代光电子学基石的量子力学原理,并以此为理论框架,系统阐述一系列关键光学器件的工作机制、设计方法及性能优化策略。全书内容围绕着量子力学在理解和操控光与物质相互作用方面的核心作用展开,涵盖了从微观粒子行为到宏观器件性能的完整链条,为读者提供一套扎实的理论基础和前沿的工程视角。 第一部分:量子力学基础 本部分将首先回顾与光学器件紧密相关的量子力学基本概念。我们将从波粒二象性出发,深入理解光子的量子特性,并介绍量子力学的数学形式,包括薛定谔方程及其在描述原子和分子能级结构中的应用。重点将放在对原子跃迁、吸收和发射光谱的量子力学解释上,这将为理解激光器等受激发射器件的原理奠定基础。 量子力学的基本公设与假设: 介绍量子力学的核心公设,如态叠加原理、算符与可观测量、海森堡不确定性原理等,并阐述这些公设如何刻画微观粒子的行为。 原子结构与能级: 详细分析氢原子模型,并推广到多电子原子体系,讲解电子能级的形成、简并以及量子数的作用。强调不同能级之间的能量差是光学跃迁的基础。 量子跃迁理论: 深入介绍微扰理论在计算原子跃迁速率中的应用,包括自发辐射和受激辐射。理解费米黄金定则,并解释其在描述光与物质相互作用强度上的重要性。 量子态的演化: 阐述薛定谔方程在时间无关和时间相关情况下的求解方法,以及其在描述量子系统动力学过程中的作用。 第二部分:关键光学器件的量子力学模型 在此基础上,本书将运用量子力学原理,剖析几种代表性的光学器件。 半导体材料的光学性质: 聚焦于半导体材料的能带理论,包括价带、导带和禁带宽度。详细讲解光子与半导体电子、空穴的相互作用,包括光吸收、光致发光以及载流子复合过程。理解直接带隙和间接带隙材料的差异及其对发光效率的影响。 光电探测器: 介绍各种类型光电探测器的量子力学工作原理,如光电二极管、雪崩光电二极管等。分析光子吸收产生载流子,以及载流子漂移形成光电流的过程。重点讨论量子效率、响应速度和噪声等关键性能指标的量子起源。 LED(发光二极管): 深入分析LED的发光机制,即载流子在PN结中的复合发光。讲解不同半导体材料体系(如GaAs, GaN, InGaN等)的能带结构如何决定LED的发光颜色和效率。讨论俄歇复合、陷阱辅助复合等非辐射复合机制对发光效率的影响。 光电耦合器件(光电器件): 探讨光电耦合器、光电开关等器件的工作原理,它们结合了光信号的接收与电信号的输出,其性能同样根植于量子力学描述的光与半导体相互作用。 第三部分:光与物质相互作用的深入分析 本书将进一步探讨更复杂的、与高级光学器件密切相关的光与物质相互作用现象。 非线性光学现象: 介绍在强光场作用下,介质的极化不再是线性的,由此产生的二次谐波产生、三次谐波产生、光参量放大等非线性光学效应。从量子力学的角度解释这些现象的微观机制,以及它们在光通信、光计算等领域的潜在应用。 光子晶体与超材料: 探讨周期性介质结构如何通过布拉格衍射和光子带隙效应来调控光传播。从能带理论的类比出发,解释光子晶体和超材料在限制光传播、引导光路、实现负折射等方面的奇特性质。 量子信息光学基础: 引入量子信息科学的基本概念,如量子比特、量子纠缠等,并阐述如何利用光学系统实现这些量子信息的基本单元和操作。初步探讨量子光源、量子存储等与量子信息处理相关的光学器件。 第四部分:器件设计与性能优化 本书的最后部分将回归工程实践,将前述的量子力学理论应用于光学器件的设计与优化。 材料选择与结构设计: 根据器件的功能需求,选择合适的半导体材料和光学材料,并优化器件的几何结构,例如PN结的掺杂浓度、厚度,光学腔的设计等,以最大化器件的量子效率、响应速度或功率输出。 量子限制效应与量子阱器件: 讲解量子限制效应如何改变材料的光学和电学性质,例如量子阱、量子线、量子点器件。分析如何利用量子限制效应来精确调控器件的发光波长、载流子动力学等。 性能评估与故障分析: 介绍评估光学器件性能的常用指标,并从量子力学角度分析影响这些指标的各种因素。提供分析器件性能下降或出现故障的常见原因,并提出相应的改进方案。 目标读者: 本书适用于高等院校电子工程、物理学、光学工程、材料科学等专业的本科生、研究生,以及从事光电子器件研发、设计和制造的工程师、研究人员。 本书特色: 理论严谨深入: 从量子力学的基本原理出发,逻辑清晰地构建光学器件的理论模型。 内容全面广泛: 涵盖了从基础量子力学到各种关键光学器件,以及新兴的光学技术。 理论与应用结合: 强调理论在器件设计和性能优化中的指导作用,并预示未来的发展方向。 数学工具的恰当运用: 在必要的场合会引入相关数学工具,帮助读者理解和推导。 通过学习本书,读者将能够深刻理解现代光学器件背后的量子物理原理,掌握分析和设计各类光学器件的能力,为进一步深入研究和开发下一代光电子技术奠定坚实的基础。

用户评价

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作为一名在光学领域工作的研究人员,我深知半导体激光器在现代科技中的重要性,而速率方程理论更是理解其精妙之处的核心。虽然我并非半导体器件的专业出身,但长期的科研工作让我深切体会到理论指导实践的重要性。这本书的出现,让我看到了一个深入学习速率方程理论的绝佳机会。我期望本书能够提供一套系统、完整的速率方程理论框架,从基础的物理概念出发,严谨地推导出各种速率方程模型,并深入分析其适用范围和局限性。我特别希望书中能够详细阐述速率方程如何描述激光器的稳态和动态行为,包括阈值特性、增益饱和、线宽、调制响应等关键物理过程。我非常关注书中对不同速率方程模型的比较和分析,以及如何根据具体的应用需求选择合适的模型。此外,我希望书中能够提供一些实际的设计案例,展示如何利用速率方程来优化激光器的性能,例如,如何通过调整材料参数、结构设计或工作条件来提高效率、降低噪声或拓展带宽。如果书中能涉及一些数值模拟方法,并提供相应的算法或代码示例,那就更具指导意义了。我期望通过这本书,能够构建起对半导体激光器速率方程理论更加深刻和全面的理解,从而为我的研究工作提供更坚实的理论基础和更广阔的视野。

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我是一名对物理学充满热情的爱好者,尤其对激光技术的发展历程和背后的科学原理感到着迷。半导体激光器作为现代科技的重要组成部分,其独特的工作方式一直吸引着我。虽然我不是专业的半导体工程师,但我希望通过阅读这本书,能够系统地了解半导体激光器的设计理论,特别是其核心的速率方程理论。我期望这本书能够用一种相对易懂但又不失严谨的方式,解释速率方程是如何建立在半导体物理和量子力学的基础之上的。我希望书中能够详细介绍载流子动力学和光子动力学之间的耦合关系,以及受激辐射和自发辐射在激光器工作中的作用。我特别期待书中能够清晰地解释速率方程中的各项参数,比如注入电流、载流子密度、光子密度、增益系数、损耗系数等,以及它们如何共同决定激光器的输出特性。如果书中能够提供一些图解或类比,帮助我形象地理解这些抽象的概念,那就更好了。我希望通过这本书,我能够初步理解如何通过改变设计参数来影响激光器的输出功率、光谱、阈值等关键指标,从而对半导体激光器的设计有一个更宏观的认识。即便我不能亲自进行设计,我也希望能对这项技术有更深入、更科学的理解。

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我一直对半导体激光器的输出特性非常感兴趣,特别是它为何会在特定电流下突然开始发光,以及为什么它的输出功率会随着电流的变化而变化。我阅读了一些科普读物,但总觉得缺乏一个严谨的理论解释。这本书的标题,特别是“速率方程理论”,让我觉得找到了解决问题的关键。我希望这本书能够从最基础的物理原理出发,详细解释载流子是如何在半导体材料中产生和存在的,以及它们是如何与光子相互作用的。我期待书中能够清晰地推导出速率方程,并解释方程中每一项的物理意义,例如,什么是载流子寿命,什么是光子寿命,它们是如何影响激光器性能的。我希望书中能够用大量的图示来辅助说明,让那些抽象的数学公式变得容易理解。我对书中关于如何利用速率方程来分析激光器的阈值特性非常期待,例如,如何计算出产生激光的最小电流,以及这个阈值电流是如何受到材料特性和器件结构的影响的。同时,我也希望书中能够探讨激光器的动态响应,比如当注入电流发生变化时,输出光强是如何随之变化的。这本书对我来说,就像是解锁半导体激光器“心脏”的钥匙,我希望通过它,能够真正理解它为何如此工作。

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我是一名对光电子学领域充满好奇的学生,在学习过程中,我发现半导体激光器是一个既迷人又充满挑战的研究方向。尤其是在课堂上接触到“速率方程”这个概念时,我感到既陌生又重要。我知道它对于理解激光器的内部工作机制至关重要,但具体的推导过程和物理意义却让我感到困惑。这本书的出现,让我看到了系统学习速率方程理论的希望。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式,从最基本的半导体物理概念讲起,逐步引出载流子和光子的动力学方程。我期待书中能够清晰地解释速率方程的每一项,比如注入电流、载流子寿命、光子寿命、增益、损耗等等,以及它们之间的相互作用。我尤其希望书中能够有大量的插图和图示,帮助我理解那些抽象的数学模型,例如,载流子和光子密度的变化过程。我希望通过这本书,我能够理解如何利用速率方程来分析激光器的稳态特性,比如阈值电流、输出功率和效率,以及如何利用它来理解激光器的动态特性,比如如何对电流调制做出响应。如果书中能提供一些简单的计算示例,让我能够动手计算,那将对我非常有帮助。我希望这本书能够成为我理解半导体激光器工作原理的“敲门砖”。

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我是一名在通信领域工作的工程师,在日常工作中,我们经常需要使用到各种类型的半导体激光器。虽然我并非直接参与激光器的设计,但为了更好地理解设备的工作原理,优化系统性能,我对激光器的核心理论一直充满兴趣。这本书的标题“半导体激光器设计理论 I 半导体激光器速率方程理论”立刻吸引了我,因为速率方程是理解激光器性能的关键。我期望这本书能够以一种清晰、严谨的方式,深入阐述半导体激光器的速率方程理论。我希望书中能够详细解释速率方程的推导过程,并清晰地界定方程中各项的物理意义,比如载流子注入、复合、光子产生、损耗等。我非常关注书中如何利用速率方程来分析和预测激光器的输出特性,例如,如何计算阈值电流、斜率效率、输出功率、光谱特性以及动态响应。我希望书中能够包含一些不同工作条件下的速率方程模型,并讨论它们在实际应用中的局限性。此外,我希望书中能够提供一些实际的设计案例,展示如何通过调整设计参数来优化激光器的性能,比如如何设计具有特定调制带宽或低噪声特性的激光器。我希望通过这本书,能够建立起对半导体激光器速率方程理论的深刻理解,从而在工作中能够更准确地评估和选择激光器,并为系统集成提供更科学的依据。

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一直以来,我对半导体激光器的内部工作机制充满了疑问。尽管我已经掌握了一些基础的半导体物理知识,但当我深入了解激光器时,总觉得缺失了关键的一环。这本书的标题,特别是“速率方程理论”,让我觉得找到了通往更深层次理解的钥匙。我希望这本书能够从最基本的物理过程讲起,比如电子-空穴对的产生、注入、复合,以及光子的产生和传播。我期待书中能够清晰地解释速率方程是如何描述这些过程的,以及方程中各项的物理含义,比如载流子寿命、光子寿命、受激辐射速率、自发辐射速率等等。我希望书中能够提供不同复杂程度的速率方程模型,从最简单的单模速率方程到更复杂的考虑多模、空间烧孔效应的模型,并解释它们各自的适用场景和局限性。我非常想了解速率方程如何用来分析激光器的阈值行为,以及如何通过改变参数来优化阈值特性。同时,我也对激光器的动态特性非常感兴趣,例如,它如何响应电流的快速变化,以及如何通过速率方程来理解和预测其调制性能。如果书中能包含一些关于如何利用速率方程进行数值模拟的介绍,那对我来说将非常有价值,因为我希望能够将理论知识应用于实际的模拟和设计中。我希望这本书能够成为我理解半导体激光器内在运作逻辑的“圣经”。

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这本书我犹豫了很久才下手,毕竟“理论”两个字就带着一种生人勿近的距离感,而“速率方程”更是让我望而却步。但是,近来工作上确实遇到了瓶颈,尤其是在理解某些激光器输出特性的变化规律时,总感觉隔了一层纱。我花了很长时间在网上搜寻各种资料,看了不少论文,但总觉得零散,缺乏系统性。当我看到这本书的封面和目录时,心中还是升起了一丝希望。它承诺深入讲解速率方程的理论基础,这正是我急需的。我希望这本书能像一本武功秘籍,将那些抽象的公式和概念一层层剥开,让我能够真正理解其背后蕴含的物理机制。我尤其关注书中对各种速率方程模型在不同工作条件下的适用性和局限性的讨论,以及如何通过调整设计参数来优化激光器的性能。此外,我希望书中能有足够多的例证,能够将理论与实际设计紧密结合起来,例如,如何利用速率方程来预测激光器的阈值电流、光输出功率、线宽以及调制响应等关键参数,并且能够指导我们在设计中规避一些常见的陷阱。如果书中能够提供一些实用的设计工具或方法论,那就更完美了。毕竟,理论最终是要服务于实践的,我需要的是能够转化为实际设计思路和操作方法的知识。这本书的厚度也让我感到一丝欣慰,这说明它很可能涵盖了足够深入的内容,而不仅仅是蜻蜓点水。我期待着通过这本书的学习,能够构建起一个更加坚实和完善的半导体激光器设计理论体系,从而在未来的研究和开发中更加得心应手。

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作为一名刚刚接触半导体激光器设计的学生,我感到非常迷茫。市面上的资料要么过于泛泛,要么过于深入,很难找到一个适合我当前阶段的学习材料。这本书的出现,让我看到了希望。它将“速率方程理论”作为核心内容,这正是我目前最迫切需要掌握的知识。我理解,速率方程是描述半导体激光器内部光子和载流子动态行为的数学模型,是理解激光器工作原理和优化设计的基础。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式,从最基础的物理概念开始,逐步推导出速率方程的各种形式,并清晰地解释方程中各项的物理意义。我希望书中能有足够的插图和图示,帮助我理解那些复杂的能量跃迁和光子产生过程。我对书中关于如何利用速率方程来分析激光器的稳态特性非常感兴趣,例如,如何通过速率方程来计算激光器的阈值电流、斜率效率以及输出光功率随注入电流的变化关系。我也希望书中能够讨论不同材料体系和结构(如量子阱、量子点)的激光器,在速率方程的表达和应用上可能存在的差异。更重要的是,我希望这本书能提供一些具体的计算案例,让我能够亲手实践,将理论知识转化为解决实际问题的能力。毕竟,理论学习的最终目的是为了指导实践,我希望这本书能为我打下坚实的基础,让我能够更有信心地去探索半导体激光器设计的奥秘。

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我一直对半导体激光器的工作原理充满好奇,特别是那种小小的芯片如何能够发出具有特定波长和高相干性的光束,这其中的奥秘总让我着迷。我之前也看过一些关于半导体材料物理和光学方面的书籍,但总觉得在激光器这个具体的应用层面,我缺乏一个清晰的脉络。这本书的标题“半导体激光器设计理论 I 半导体激光器速率方程理论”一下就抓住了我的兴趣点,因为“速率方程”听起来像是解开激光器内在运行逻辑的关键。我希望这本书能从最根本的物理原理出发,详细介绍载流子和光子在半导体材料中的动力学过程,以及它们如何通过受激辐射耦合,最终实现激光振荡。我尤其期待书中能够清晰地阐述不同类型的速率方程,比如单模速率方程、多模速率方程,以及它们各自的假设和适用范围。对于那些复杂的耦合项,我希望书中能用直观易懂的方式进行解释,甚至提供一些形象的比喻,帮助我理解这些抽象的数学模型。此外,我非常关心速率方程如何描述激光器的动态特性,例如,当注入电流发生变化时,输出功率、光强涨落以及调制响应会如何演变。我希望通过这本书,我能够掌握如何利用速率方程来分析和预测激光器的瞬态行为,这对于设计高频调制或低噪声的激光器至关重要。我也希望书中能够提及一些速率方程的近似处理方法,以及在实际计算中常用的数值模拟技巧,这对于将理论应用于复杂的工程问题非常有帮助。

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我是一名有多年半导体器件研发经验的工程师,虽然之前接触过一些激光器的基础知识,但对于其核心的速率方程理论,总觉得不够系统和深入。尤其是在面对一些新颖的激光器结构或者复杂的工作模式时,仅凭经验很难做出准确的预测和优化。这本书的书名直接点明了其核心内容,让我眼前一亮。我期望这本书能够提供一套完整和严谨的速率方程理论体系,从量子力学和电磁学基本原理出发,详细推导各种速率方程模型,并对其中的近似和假设进行深入的探讨。我尤其关注书中对速率方程在不同工作状态下的行为分析,比如低注入、高注入、连续波以及脉冲工作模式下,速率方程的适用性和修正。我希望书中能够详细阐述速率方程如何关联载流子浓度、光强、光子寿命、载流子寿命以及注入电流等关键参数,从而揭示激光器的动力学特性。我也希望书中能够对速率方程在激光器设计中的应用进行详细的阐述,例如,如何利用速率方程来设计具有特定输出功率、光谱特性、调制带宽或低噪声性能的半导体激光器。书中最好能提供一些实际的设计案例,展示如何通过求解和分析速率方程来解决实际工程问题,并给出相应的计算方法和工具。我希望通过这本书的学习,能够显著提升我对半导体激光器动力学行为的理解深度,从而在未来的研发工作中能够更加精准地设计和优化各类半导体激光器。

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