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齣版社： 科學齣版社
ISBN：9787030414106
商品編碼：29228374006
包裝：平裝
開本：16
齣版時間：2014-07-01
頁數：319
字數：415000
具體描述
商品參數
| 光電子器件設計、建模與仿真 | ||
| 曾用價 | 118.00 | |
| 齣版社 | 科學齣版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 齣版時間 | 2014年07月 | |
| 開本 | 16 | |
| 作者 | (加)李洵 | |
| 裝幀 | 平裝 | |
| 頁數 | 319 | |
| 字數 | 415000 | |
| ISBN編碼 | 9787030414106 | |
內容介紹
本書係統介紹半導體光電子器件設計中的物理模型和數值分析方法。全書共12章，主要分為三部分。第*部分為第2~5章，涵蓋光電子器件中描述各相關物理過程的主導方程的推導和解釋:第二部分為第6~9章，介紹第*部分所涉及的主導方程的數值求解技術，並講解將其整閤應用於器件仿真中的方法:第三部分為第10~12章，提供基於前述建模和求解技術的光電子器件設計與仿真實例，包括半導體激光器、電吸收調製器、半導體光放大器、超輻射發光二極管等，以及這些器件的單片集成。
目錄
目錄
譯者序
前言
第1章 緒論 1
1.1 器件的物理基礎 1
1.2 建模和仿真方法 1
1.3 建模研究對象 2
1.4 器件建模技術 3
1.5 本書主要內容 4
第2章 光學模型 5
2.1 有源介質中的波動方程 5
2.1.1 麥剋斯韋方程組 5
2.1.2 波動方程 6
2.2 時域內約化的波動方程 8
2.3 空域內約化的波動方程 9
2.4 時域與空域內同時約化的波動方程——行波光場模型 10
2.4.1 完全限製結構中的波動方程 10
2.4.2 部分限製結構中的波動方程 15
2.4.3 周期性波紋結構中的波動方程 18
2.5 寬帶行波光場模型 26
2.5.1 直接捲積模型 27
2.5.2 等效布洛赫方程模型 29
2.5.3 波段分割模型 31
2.6 時空分離的駐波光場模型 34
2.7 光子速率方程和相位方程——光場行為模型 40
2.8 自發輻射噪聲的處理 40
參考文獻 44
第3章 材料模型I：半導體能帶結構 47
3.1 體材料半導體中的單電子能帶 47
3.1.1 薛定諤方程和哈密頓算符 47
3.1.2 布洛赫定理和能帶結構 49
3.1.3 k = 0處的解——Kane模型 57
3.1.4 k≠0處的解——Luttinger-Kohn模型 63
3.1.5 4×4哈密頓算符和軸嚮近似下的解 68
3.1.6 不同半導體材料的哈密頓算符 71
3.2 半導體量子阱結構中的單電子能帶 72
3.2.1 有效質量理論和約束方程 72
3.2.2 導帶(無簡並) 75
3.2.3 價帶(有簡並) 76
3.2.4 量子阱能帶結構 78
3.3 應變層結構中的單電子能帶 82
3.3.1 一般性方法 82
3.3.2 應變體材料半導體 84
3.3.3 應變量子阱結構 85
3.3.4 閃鋅礦結構的半導體 86
3.4 k-p理論總結 88
參考文獻 89
第4章 材料模型II：光學增益 92
4.1 考慮多體效應的綜閤模型 92
4.1.1 引言 92
4.1.2 海森堡方程 93
4.1.3 綜閤模型 93
4.1.4 一般性約束方程 98
4.2 自由載流子模型——零階解 108
4.2.1 自由載流子模型 108
4.2.2 載流子速率方程 109
4.2.3 極化激元的速率方程 112
4.2.4 極化率 113
4.3 屏蔽的庫侖相互作用模型——一階解 113
4.3.1 屏蔽的庫侖相互作用模型 113
4.3.2 屏蔽的庫侖勢 115
4.3.3 零注入和激子吸收情形下的解 118
4.3.4 任意注入情形下的解 122
4.4 多體相關模型——二階解 125
4.4.1 多體相關模型 125
4.4.2 半解析解 125
4.4.3 全數值解 127
參考文獻 131
第5章 載流子輸運和熱擴散模型 133
5.1 載流子輸運模型 133
5.1.1 泊鬆方程和載流子連續性方程 133
5.1.2 非有源區的漂移和擴散模型 134
5.1.3 有源區的載流子輸運模型 135
5.1.4 載流子輸運模型的簡化 139
5.1.5 自由載流子輸運模型 141
5.1.6 復閤速率 142
5.2 載流子速率方程模型 144
5.3 熱擴散模型 145
5.3.1 經典熱擴散模型 145
5.3.2 一維熱擴散模型 148
參考文獻 148
第6章 光學方程的求解方法 151
6.1 橫截麵上的光場模式 151
6.2 行波方程 152
6.2.1 有限差分法 152
6.2.2 分步交替法 160
6.2.3 由數字濾波器實現的時域捲積 165
6.3 駐波方程 167
參考文獻 173
第7章 材料增益方程的求解方法 176
7.1 單電子能帶結構 176
7.2 材料增益計算 176
7.2.1 自由載流子增益模型 176
7.2.2 屏蔽的庫侖相互作用增益模型 181
7.2.3 多體增益模型 181
7.3 材料模型的參量化 186
參考文獻 187
第8章 載流子輸運和熱擴散方程的求解方法 189
8.1 靜態載流子輸運方程 189
8.1.1 尺度換算 190
8.1.2 邊界條件 191
8.1.3 初始解 192
8.1.4 有限差分離散化 193
8.1.5 非綫性代數方程的求解 202
8.2 瞬時載流子輸運方程 205
8.3 載流子速率方程 206
8.4 熱擴散方程 206
參考文獻 208
第9章 器件性能的數值分析 210
9.1 一般方法 210
9.1.1 材料增益的處理 210
9.1.2 準三維處理 212
9.2 器件性能分析 213
9.2.1 穩態分析 213
9.2.2 小信號動態分析 215
9.2.3 大信號動態分析 217
9.3 模型的標定和驗證 218
參考文獻 221
第10章 半導體激光器的設計和模擬實例 223
10.1 增益優化的有源區結構設計和模擬 223
10.1.1 有源區材料 223
10.1.2 有源區結構 227
10.2 光場和載流子限製優化的橫截麵結構設計和模擬 230
10.2.1 橫截麵疊層設計的一般考慮 230
10.2.2 脊波導結構 232
10.2.3 掩埋異質結結構 235
10.2.4 脊波導與掩埋異質結結構的比較 238
10.3 激射振蕩優化的腔結構設計和模擬 239
10.3.1 Fabry-Perot激光器 239
10.3.2 通過光柵設計實現不同耦閤機製的分布反饋激光器 242
10.3.3 多段結構激光器的設計 249
參考文獻 253
第11章 其他單一光電器件的設計和模擬實例 257
11.1 電吸收調製器 257
11.1.1 器件結構 257
11.1.2 材料特性和器件性能模擬 258
11.1.3 高消光比和低插入損耗的設計 263
11.1.4 偏振無關吸收的設計 265
11.2 半導體光放大器 267
11.2.1 器件結構 267
11.2.2 性能模擬 268
11.2.3 提高性能的設計 272
11.3 超輻射發光二極管 272
11.3.1 器件結構 272
11.3.2 性能模擬 273
11.3.3 提高性能的設計 275
參考文獻 278
第12章 集成光電器件的設計與模擬實例 281
12.1 集成半導體分布反饋激光器與電吸收調製器 281
12.1.1 器件結構 281
12.1.2 集成界麵 283
12.1.3 分布反饋激光器性能模擬 284
12.1.4 電吸收調製器性能模擬 285
12.2 集成半導體分布反饋激光器與監測光探測器 288
12.2.1 器件結構 288
12.2.2 激光器性能模擬 291
12.2.3 信道間串擾的模擬 292
參考文獻 296
附錄A Lowdin重整化理論 298
附錄B 多體增益模型中的積分 300
附錄C 5階Runge-Kutta方法的Cash-Karp 實現 312
附錄D 稀疏綫性方程的解法 313
D.1 直接法 313
D.2 迭代法 315
參考文獻 319
在綫試讀
第1章 緒論
1.1 器件的物理基礎
圖1.1 所示為光電子器件工作的主要物理過程及其間的耦閤關係。
圖1.1 光電子器件涉及的主要物理過程及其相互關係(小括號中是描述這些過程的第*性物理方程)
要掌握這些物理過程，需要以下幾方麵的模型和相應知識：
(1) 描述光波沿器件波導傳輸的模型(電磁波理論)；
(2) 描述器件材料光學特性的模型(半導體物理)；
(3) 描述器件中載流子輸運的模型(準靜電理論)；
(4) 描述器件中熱傳導的模型(熱擴散理論)。
因此，任何光電子器件仿真模型的建立應包含上述四個方麵。
1.2 建模和仿真方法
器件建模和仿真的主要方法有兩種。
(1) 物理建模：一種基於第*性物理定律建模的直接方法。
前述四個方麵所需的主導方程都是由基本物理定律直接推導齣來的，例如麥剋斯韋(Maxwell)方程組(包括描述光場分布的電磁波理論和描述載流子輸運的準靜電理論)、薛定諤(Schr？dinger)方程(用於分析半導體能帶結構)、海森堡(Heisenberg)方程(用於分析增益和摺射率的變化)和熱擴散方程(用於分析溫度分布)。
一旦給定器件的材料組分、幾何結構尺寸和工作條件，這種模型就可以給齣器件內部物理過程的精確描述，並能對器件性能的各個方麵提供預測。
這種方法通常被緻力於器件研製本身的設計者所采用。
但是，這種建模方法通常比較復雜，而且求解相關方程時必須采用先進的數值工具，就計算難度而言代價通常很高。
(2) 行為建模：一種基於等價或錶觀建模的間接方法。
上述四個方麵的主導方程都是由基本方程經許多假設而得到的，因此相對於物理模型這些方程被大大簡化瞭。提取簡化方程的常用方法包括：①壓縮空間維度，②忽略相對緩慢或相對微小的變化，③忽略對所關注的某個側麵幾乎沒有直接影響的物理過程。另一種方法是在物理過程的描述中用全局的或集中的變量替代原本局域的或分離的變量，因為前者通常遵循某種守恒定律而使其所滿足的平衡方程具有更為簡單的形式。
這種模型一般不能給齣器件內部物理過程的精確描述，但能給齣與物理模型一緻的終端性能。因此，如果對象器件被看作一個黑盒子，那麼這種模型對於任何給定輸入都能提供正確的輸齣。
這種方法通常被使用器件而不是設計器件的研究者所采用。
盡管這種建模技術通常簡單並且計算代價小，但有兩大缺點限製瞭其在器件設計和開發上的應用。第*是不能給齣任何物理內涵，即幾乎不能獲取任何有關如何改良設計以提高器件性能的信息。第二是需要依賴一般難以獲得的非物理的輸入參數，如等效參量或通過錶觀現象引入的係數。
針對實際光電子器件的建模一般會綜閤運用上述兩種方法。根據不同的仿真需求，通常保留*少必要的物理模型方程，其餘的用行為模型方程替代。
1.3 建模研究對象
建模的目的一般是為瞭研究器件以下幾個方麵的性能。
(1) 器件的穩態性能：這裏的仿真不考慮時間依賴性，器件特性通常作為偏置的函數進行模擬分析。
(2) 器件的小信號動態性能：基於小信號假設對方程綫性化後，在固定的直流偏置上對所加小信號進行頻域模擬分析。
(3) 器件的大信號動態性能：對方程不做任何改變而在時域中直接進行模擬分析。
(4) 噪聲性能：在頻域中進行半解析的模擬分析，或在時域中進行數值模擬分析。
1.4 器件建模技術
光電子器件建模和仿真的典型步驟包括：
(1) 輸入幾何結構；
(2) 輸入材料常數；
(3) 設置網格；
(4) 求解程序初始化(預處理)；
(5) 輸入工作條件；
(6) 規範變量取值範圍(物理變量轉變為數值變量)；
(7) 開始循環；
(8) 調用載流子求解程序；
(9) 調用溫度求解程序；
(10) 調用材料求解程序；
(11) 調用光場求解程序；
(12) 迴到第(7)步直到收斂；
(13) 恢復變量(數值變量轉變迴物理變量)；
(14) 輸齣變量組閤(後處理)。
不過，啓動該步驟首先需要有一個初始器件結構，它的確立依賴於對器件中各相關物理過程的理解，以及在對器件仿真結果進行細緻分析和解讀過程中所積纍的經驗。
除瞭初始結構，還需要收集用於數值解法所必需的全部輸入參數。這些參數通常可從公開的文獻中查詢或通過對實驗數據的標定得到。
一些常用於光電子器件建模仿真的數值技術列舉如下：
(1) 偏微分方程算法(邊值及邊初值混閤問題)；
(2) 常微分方程算法(邊值和初值問題)；
(3) 代數本徵值問題算法；
(4) 綫性和非綫性係統的代數方程算法；
(5) 求根程序；
(6) 求*大值和*小值程序；
(7) 函數估值、插值和外推程序；
(8) 數值積分；
(9) 快速傅裏葉(Fourier)變換和數字濾波程序；
(10) 僞隨機碼産生程序。
器件仿真的核心技術是建立偏微分方程的數值算法，通常涉及如下步驟：
(1) 規範給定偏微分方程中的變量取值範圍。
(2) 建立計算窗口和網格(這兩步將物理問題轉化為數值問題)。
(3) 通過有限差分等方案對方程進行離散化處理。
(4) 邊界處理(這兩步將偏微分方程求解問題轉化為代數方程組求解問題)。
(5) 對非綫性代數方程組進行牛頓(Newton)迭代(這一步將非綫性代數方程組
求解問題轉化為綫性代數方程組求解問題)。
(6) 尋求綫性代數方程組的解：
①直接法(針對中等規模或密集係數矩陣)；
②迭代法(針對大規模稀疏係數矩陣)；
③加速收斂法(一般伴隨迭代法)。
(7) 牛頓迭代的加速收斂算法(本步之後將得到數值解)。
(8) 恢復變量和後處理(本步之後將得到物理解)。
1.5 本書主要內容
全書共分為三個部分。第*部分包括第2、3、4、5章，主要涵蓋瞭光電子器件中描述各相關物理過程的主導方程的推導和解釋。第二部分包括第6、7、8、9章，緻力於第*部分所涉及的主導方程的數值求解技術，並闡釋瞭如何把這些技術整閤應用於器件仿真中。第10、11、12章所構成的第三部分提供瞭幾個基於前述建模和求解技術的光電子器件的設計和仿真實例，包括法布裏-珀羅(Fabry-Perot，FP)和分布反饋(DFB)激光器、電吸收調製器(EAM)、半導體光放大器(SOA)、超輻射發光二極管(SLED)，以及上述某幾個器件的單片集成。
第2章 光學模型
2.1 有源介質中的波動方程
2.1.1 麥剋斯韋方程組
光波的行為通常由麥剋斯韋方程組約束，錶示為
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
式中，E和H分彆指電場強度(V/m)和磁場強度(A/m)，D和B分彆為電通量(C/m)和磁通量密度(Wb/m2 )，J為電流密度( A/m2 )，ρ為電荷密度( C/m3 )。
在半導體中，物構方程為
(2.5)
(2.6)
式中，ε和μ0分彆為時域中介質的介電常數( F/m )和真空磁導率( H/m )。
注意到
(2.7)
式中，ε0為真空介電常數( F/m )，χ為無量綱的時域中介質的極化率。於是，式(2.5)又可寫成
(2.8)
式中， P(r,t)為感應極化量( C/m2 )，它的定義為
(2.9)
對於光頻電磁場，有
(2.10)
在沒有任何輻射過程的無源區
(2.11)
在具有自發輻射的有源區
(2.12)
值得指齣的是，在有源區，受激輻射已經被計算在極化率裏麵瞭，因為它是受外部電磁場激發所産生的齊次響應過程。(注：齊次響應過程是指當外場被移除後，此過程不再存在。)而加性的驅動電流項在這裏所反映的隻是不受外場影響的非齊次過程，所以受激輻射影響必須從式(2.12)中剔除。利用式(2.5)和式(2.6)把式(2.1)和式(2.2)中的電場和磁場的通量密度D和B 消除，可得到
(2.13)
(2.14)
由此，起碼在理論上，在給定瞭整個器件結構的半導體材料特性(通過極化率χ錶徵)和有源區自發輻射源Jsp後，式(2.13)和式(2.14)可以同式(2.9)聯立求解。例如，時域有限差分(Finite Difference Time Domain，FDTD)方法可以用來在Yee 網格[1]上離散方程(2.13)和方程(2.14)，當初始條件給定後，全空間網格上的每個電場和磁場分量可以通過時域內的逐步迭代更新獲得。然而，盡管基於FDTD的數值方法對無源結構的計算非常成功，但與無源結構不同的是，有源器件中的材料一般具有很高的色散和固有的非綫性，再加上分布不均勻的驅動電流，這些都給FDTD的使用造成嚴重的不便，因此針對有源器件很少采用這一方法。
此外，由於每個電場和磁場分量都被當作未知變量，計算時需要消耗很多內存，所以對一些大尺寸器件的計算變得不可能。基於以上原因，采用具有更少未知變量的波動方程模型處理有源器件問題通常更為便利。
2.1.2 波動方程
電磁二元性原理說明瞭不必同時用電場和磁場來描述波的傳播，單獨電場或者磁場都足以描述波的傳播特性。為瞭減少方程中的變量數目，用？ × 作用式(2.13)兩邊，然後將所得結果右邊的？ × H 用式(2.14)替代，從而得到
(2.15)
聯立式(2.3)、式(2.8)～式(2.10)，可得到
《光路探索：現代光學係統構建與優化》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一套全麵且深入的光學係統設計、建模與仿真方法論，重點關注如何將理論知識轉化為實際可行的光學解決方案。我們並非專注於某個具體的光電子器件，而是從更宏觀、更普適的層麵，解析構成現代光學係統的基本原理、設計流程以及驗證手段。本書將帶領讀者穿越光學的浩瀚星辰，從理解光的本質齣發，逐步掌握構建和優化復雜光學係統的核心技能。 第一部分：光學基礎與係統思維 在深入設計之前，理解光學係統的基本構成至關重要。本部分將從光的基本屬性齣發，包括波粒二象性、光的傳播、衍射、乾涉等現象，為後續的係統設計打下堅實的理論基礎。我們將超越簡單的幾何光學，引入波動光學和統計光學，探討其在現代光學係統中的應用。 光的本質與傳播： 從惠更斯原理到麥剋斯韋方程組，我們將簡要迴顧光的波動性理論，並重點闡述光在不同介質中的傳播特性，如摺射、反射、全反射及其背後的斯涅爾定律。同時，我們將探討光束的傳播模型，如高斯光束，及其在聚焦、準直等操作中的重要作用。 光學成像原理與像差理論： 本地成像的基石——透鏡和反射鏡的成像原理將被詳盡闡述。我們將深入分析理想成像條件，並重點剖析現實光學係統中不可避免的像差，包括單色像差（球差、彗差、散光、場麯、畸變）和復色像差（色差）。理解這些像差的成因及其對成像質量的影響，是進行係統優化的前提。 光與物質的相互作用： 本地將探討光與不同材料的相互作用，如吸收、散射、透射、反射、偏振等。這些作用不僅影響光的強度和方嚮，更是許多光學器件工作的基礎。我們將介紹不同材料的光學常數（摺射率、吸收係數）的測量方法及其在設計中的應用。 係統化設計理念： 本地將引入光學係統設計的整體性思維。任何光學係統都不是孤立存在的，它需要與整個應用場景（如儀器、通信、測量等）緊密結閤。我們將探討如何從係統需求齣發，反嚮推導齣光學部分的性能指標，並建立起輸入、輸齣、性能之間的映射關係。 第二部分：光學係統設計流程與方法 掌握瞭基礎理論，接下來將進入具體的係統設計階段。本部分將係統性地介紹光學係統的設計流程，從概念設計到初步設計，再到優化與公差分析，提供一套行之有效的實踐指南。 需求分析與指標定義： 任何設計的起點都是明確的需求。本地將指導讀者如何從應用場景中提取關鍵性能指標，如放大倍率、數值孔徑、視場角、分辨率、衍射極限、信噪比、工作波段等。這些指標將成為設計的指導方針和評價標準。 概念設計與元件選擇： 基於需求，讀者將學習如何進行初步的概念設計，選擇閤適的光學元件類型（透鏡、棱鏡、反射鏡、光柵、濾光片等），確定元件的數量、類型和大緻布局。我們將介紹常用的光學元件設計準則和選擇策略，並探討不同元件組閤的優劣。 序列光學設計： 本地將重點介紹序列光學設計方法，這是一種基於光綫追跡的傳統而強大的設計工具。讀者將學習如何使用光學設計軟件（如Zemax、Code V等）構建光學模型，輸入元件參數，進行光綫追跡，並初步評估成像質量。我們將詳細講解各種光綫追跡模式（點光追跡、全光綫追跡、邊緣光追跡）及其適用場景。 評價函數與優化算法： 任何復雜光學係統的設計都離不開優化。本地將深入講解評價函數（Merit Function）的概念，它用於量化光學係統的性能，並指導優化過程。我們將介紹常用的評價函數項，如RMS斜率、RMS波前差、多重像差評價等。同時，我們將探討各種優化算法，包括阻尼最小二乘法、變尺度法等，並講解如何在實踐中靈活運用它們。 公差分析與製造可實現性： 理想的設計終將麵臨現實的製造和裝調挑戰。本地將詳細闡述公差分析的重要性，包括元件製造公差、裝調公差、環境因素等。讀者將學習如何評估這些公差對係統性能的影響，並確定可接受的公差範圍，以確保設計的可製造性和最終的實際性能。 第三部分：現代光學建模與仿真技術 隨著計算能力的提升，非序列光學設計和更先進的仿真技術正變得日益重要。本部分將介紹如何利用這些工具來應對更復雜的光學問題。 非序列光學設計： 對於包含散射、漫反射、復雜形狀元件、大視場角、或非規則光路的光學係統，序列光學設計可能無法滿足要求。本地將介紹非序列光學設計的基本原理，以及如何通過光綫追跡模擬真實的光照過程，包括光子的隨機性和統計特性。我們將重點講解非序列設計在照明係統、散射成像、復雜光學集成等領域的應用。 物理光學仿真： 當衍射效應變得顯著，需要考慮光的波動性質時，物理光學仿真成為必要。本地將介紹基於傅裏葉光學和惠更斯-菲涅爾原理的物理光學仿真方法。我們將探討如何模擬衍射、乾涉、偏振等現象，以及這些技術在全息、超透鏡、微納光學元件設計中的應用。 電磁場仿真（有限元/時域有限差分）： 對於微納光學器件，如等離激元器件、光子晶體、納米天綫等，需要更精密的電磁場仿真方法。本地將簡要介紹有限元方法（FEM）和時域有限差分法（FDTD）等先進仿真技術，並探討它們在設計和理解這些高性能光學元件方麵的作用。 與工程軟件的集成： 現代光學係統往往需要與其他工程領域（如機械、電子、熱學）協同設計。本地將探討光學設計軟件與CAD軟件、有限元分析軟件等的集成方法，實現多物理場仿真和係統級的協同優化。 第四部分：案例分析與前沿探索 理論學習需要結閤實際應用。本部分將通過一係列具有代錶性的案例分析，展示本書所介紹的設計、建模與仿真方法在不同領域的應用。 顯微成像係統設計： 從生物顯微鏡到半導體檢測顯微鏡，我們將分析其光學設計挑戰，如高分辨率、長工作距離、低畸變等，並探討如何利用像差校正技術和多層鍍膜優化成像質量。 光通信係統中的光路設計： 介紹光縴耦閤器、波分復用器、光開關等核心元件的光學設計思路，以及如何在高密度集成和低損耗方麵進行優化。 消費電子中的光學應用： 分析手機攝像頭、AR/VR頭顯、投影儀等産品的光學設計特點，以及如何在緊湊的空間內實現高性能。 前沿光學技術展望： 簡要介紹一些正在快速發展的光學領域，如自適應光學、計算光學、人工智能輔助光學設計等，激發讀者對未來光學發展的興趣。 總結 《光路探索：現代光學係統構建與優化》並非一本僅關注特定器件的教科書，而是一份指引讀者探索光學係統設計無限可能的指南。本書強調理論與實踐的結閤，從基礎概念到前沿技術，循序漸進，旨在培養讀者獨立思考、解決復雜光學問題的能力。無論您是初學者還是資深工程師，本書都將為您提供寶貴的知識和實用的工具，助您在光學的道路上不斷前行，設計齣更卓越、更創新的光學係統。
用戶評價
評分
這本書的書名給我一種踏實的感覺，它不像一些過於理論化的著作，而是更加側重於“設計”和“仿真”這些工程實踐的環節。我一直覺得，學習光電子知識，最終是要落到如何製造齣有用的器件上。所以，我對這本書如何將基礎的半導體物理、光學原理，與實際的器件設計過程聯係起來，抱有很大的興趣。我希望能瞭解到，在實際設計一個光電器件時，需要考慮哪些關鍵的物理效應？例如，在設計一個激光器時，增益、損耗、腔模選擇這些物理概念如何具體地轉化為結構參數？在設計一個光電探測器時，吸收層厚度、外延材料、摻雜濃度等參數如何影響其性能？“建模與仿真”這部分，我希望它能提供一些實用的技巧，比如如何針對不同的仿真需求，選擇閤適的仿真方法和模型，如何提高仿真的精度和效率。我尤其希望看到一些關於如何將仿真結果與實驗數據進行對比分析的內容，因為這纔是衡量仿真模型準確性的重要標準。如果這本書能提供一些關於如何通過仿真來優化器件結構，例如改變阱層厚度、勢壘高度、摻雜均勻性等，以獲得更好的性能，那將極大地提升它的應用價值。
評分從書名來看，這本書似乎提供瞭一個從理論到實踐的完整路徑。我一直對光電子器件的“建模”和“仿真”部分特彆感興趣，因為這通常是區分理論研究和實際工程應用的關鍵。我希望這本書能為我提供關於如何精確描述光電器件物理過程的數學模型，並在此基礎上，學習如何運用各種仿真工具來預測和優化器件的性能。例如，對於一個LED，我希望能瞭解如何建立其載流子傳輸和發光的模型，並利用仿真軟件模擬其電流-電壓特性、光強-電流特性以及光譜分布。對於一個激光器，我希望學習如何模擬其閾值電流、輸齣功率、譜綫寬度等關鍵參數。此外，我更希望這本書能夠側重於“設計”層麵，即如何利用仿真結果來指導器件的結構設計和材料選擇。例如，在設計一個高效率的光電探測器時，如何通過仿真來優化吸收層的厚度和摻雜濃度，以最大化光電轉換效率並減小暗電流。如果書中能提供一些關於不同仿真軟件的比較和使用技巧，比如在特定應用場景下，哪種軟件更適閤，或者如何提高仿真速度和精度，那將非常有幫助。我期待這本書能夠成為我掌握光電子器件設計、建模與仿真技術的有力工具。
評分這本書的封麵設計確實很吸引人，簡潔的標題“光電子器件設計、建模與仿真”散發齣一種專業和前沿的氣息。我一直對半導體物理和光學交叉的領域很感興趣，特彆是如何將理論知識轉化為實際可用的器件。從書名來看，它似乎涵蓋瞭從器件原理到實際操作的全過程，這一點非常符閤我的學習需求。我期待它能深入淺齣地講解各種光電子器件的基本結構、工作機製，以及如何通過數學模型來描述它們的性能。特彆是“建模與仿真”部分，我希望它能提供一些實用的軟件工具介紹和案例分析，比如如何使用COMSOL、Lumerical等軟件來模擬光電器件的光學和電學特性，以及如何根據仿真結果優化器件設計。要知道，在實際的科研和工程項目中，仿真模擬往往是加速研發、降低成本的關鍵環節。如果這本書能提供這方麵的指導，那將極大地提升它的價值。另外，我對書中可能涉及的器件類型也充滿好奇，例如LED、激光器、光電探測器、光調製器等，它們在現代通信、顯示、傳感等領域都有著廣泛的應用。這本書能否提供關於這些器件的最新研究進展和未來發展趨勢的探討，也是我非常關注的。一個好的教材，不僅要傳授知識，更要激發讀者的思考和探索欲。
評分說實話，我選擇這本書，很大程度上是被其“設計”二字所吸引。在我看來，光電子器件的設計遠不止是理論公式的堆砌，它更像是一門藝術，需要深入理解物理原理，同時具備工程上的創新思維。我希望能在這本書中找到關於如何係統性地進行光電器件設計的方法論。例如，在設計一個高效率的LED時，需要考慮哪些材料選擇、結構優化、電荷注入和輸運的策略？在設計一個高速光電探測器時，如何平衡響應速度、靈敏度和噪聲？書中是否會提供一些啓發性的設計思路，或者基於應用場景給齣不同的設計方案？我尤其關心那些能夠提升器件性能、降低功耗、或者實現新功能的設計技巧。另外，“建模與仿真”部分，如果能更側重於“設計驅動”的仿真，而不是純粹的理論驗證，那就更好瞭。也就是說，如何利用仿真工具來探索設計空間，找到最優設計參數，甚至發現全新的設計可能性。很多時候，我們不是在驗證已知，而是在創造未知，而仿真正是實現這一過程的重要手段。如果這本書能夠在這方麵提供一些深入的指導，比如如何構建精確的仿真模型，如何解讀仿真結果，以及如何根據仿真反饋迭代優化設計，那對我來說將是無價的。
評分我對“建模與仿真”這個部分的期待值尤其高。我目前在學習過程中，經常遇到理論知識與實際應用脫節的問題。很多時候，我能夠理解原理，但卻不知道如何將其轉化為具體的器件設計，更不用說通過仿真來驗證和優化瞭。這本書如果能在這方麵提供詳細的指導，對我來說將是一大福音。我希望它能夠清晰地介紹建立光電器件數學模型的常用方法和理論基礎，比如如何用薛定諤方程、麥剋斯韋方程組等來描述載流子行為和光場傳播。更重要的是，我希望它能具體地講解如何使用一些主流的仿真軟件，比如MATLAB、Python結閤相應的光電器件庫，或者專門的光學仿真軟件如Lumerical、FDTD Solutions，來搭建仿真環境，輸入模型參數，運行仿真，並對結果進行可視化分析。例如，如何模擬LED的發光效率、光譜分布，如何模擬激光器的閾值電流、輸齣功率，如何模擬光電探測器的響應度和噪聲特性。如果書中能提供一些典型的仿真案例，從模型建立到仿真運行，再到結果分析，一步步地展示齣來，那將非常有幫助。能夠通過仿真來預測器件性能，避免昂貴的實驗試煉，對於提升學習效率和科研能力是至關重要的。
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