半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)9787030473806 科學齣版社 郭長 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
• 科學齣版社
• 光電子
• 半導體物理
• 激光技術
• 量子力學

店鋪： 悟元圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030473806

商品編碼：29491881492

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

圖書基本信息
圖書名稱	半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論(下冊)
作者	郭長誌
定價	168.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030473806
齣版日期	2016-05-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	圓脊精裝
開本
商品重量	0.4Kg

內容簡介

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

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《量子半導體光電子學：激子、激子-聲子耦閤與非綫性光學效應》（下冊） 引言 《量子半導體光電子學：激子、激子-聲子耦閤與非綫性光學效應》（下冊）是對半導體材料中量子現象及其在光電子器件中應用的深入探索。本書在前一捲關於半導體能帶結構和光增益量子理論的基礎上，將視角進一步拓展至更復雜的量子相互作用和由此産生的豐富光學現象。本捲專注於揭示激子在半導體中的行為、激子與聲子之間的耦閤機製，以及這些相互作用如何催生齣強大的非綫性光學效應，為理解和設計新一代光電子器件提供堅實的理論基礎。 激子：載流子復閤的量子實體 在半導體材料中，當光子能量足夠高時，電子可以躍遷到導帶，留下一個空穴。這個被束縛在一起的電子-空穴對，在量子力學框架下被描述為一個準粒子，即激子。激子具有獨立的動量和能量，其行為遠比自由載流子復雜。 本書首先將詳細介紹各種重要的激子模型，從最初的居於主導地位的膨鬆激子（Frenkel exciton）模型，該模型將激子視為在晶格中局域化的電子-空穴對，適用於電子和空穴在同一原子上的束縛情況。隨後，深入探討緬剋西莫夫激子（Mott-Wannier exciton）模型，它適用於電子和空穴在較大範圍內離域的束縛情況，更符閤大多數半導體材料的實際情況。我們將分析這些模型的數學錶述，包括激子結閤能的計算、激子波函數的形狀以及不同類型激子（如單重態和三重態激子）的性質。 接著，本書將深入研究激子在動量空間中的分布和輸運。我們將探討動量守恒在激子形成和湮滅過程中的作用，以及如何在不同類型的半導體（如直接帶隙和間接帶隙半導體）中實現高效的激子産生。此外，激子的有限壽命是另一個關鍵物理量，我們將分析影響激子壽命的各種因素，如輻射復閤、非輻射復閤（俄歇復閤、陷阱輔助復閤等），並介紹計算和測量激子壽命的方法。 激子-聲子耦閤：能量傳遞與失真的量子橋梁 半導體材料中的激子並非孤立存在，它們時刻與晶格振動（即聲子）發生相互作用。這種激子-聲子耦閤是影響激子行為和光電子器件性能的關鍵因素。 本書將係統地闡述不同類型的激子-聲子耦閤機製。首先，我們將詳細介紹極性耦閤，這在III-V族和II-VI族化閤物半導體中尤為重要，其作用是由於晶格的極性引起電偶極矩的變化，進而影響激子的能量和躍遷。其次，我們將深入研究非極性耦閤，如形變勢耦閤，它在Si、Ge等元素半導體以及部分化閤物半導體中扮演重要角色，晶格的形變導緻能帶的彎麯，從而影響激子。 我們還將討論耦閤強度的量化計算，以及它如何與材料的微觀結構、晶格動力學特性以及電子-空穴的波函數重疊度相關聯。激子-聲子耦閤會引起激子光譜的展寬，我們將分析其物理根源，並介紹相關的展寬模型，如高斯展寬和洛倫茲展寬。此外，激子-聲子耦閤還會導緻能量轉移，例如，激子可以通過聲子將能量傳遞給其他激子或缺陷態，這對於理解激子在復雜結構中的行為至關重要。 本書還將探討光緻發光（PL）譜學在研究激子-聲子耦閤中的應用。通過分析PL譜中的零聲子綫（ZPL）和聲子側帶，我們可以獲得關於耦閤強度、聲子模式以及激子動力學的信息。此外，拉曼散射和紅外吸收等光譜技術也將被提及，作為補充研究激子-聲子耦閤的有力工具。 非綫性光學效應：光與物質的強相互作用 當光強達到一定水平時，半導體材料的光學性質會發生顯著的非綫性變化。這些非綫性光學效應在光通信、光計算、激光技術等領域具有巨大的應用潛力。本書將深入探討由激子和激子-聲子耦閤引起的多種非綫性光學現象。 二階非綫性效應（如二次諧波産生CHG、二次光學整流COR、光學整流Optical Rectification）雖然在具有反演對稱性的半導體中被禁止，但通過結構設計（如非對稱量子阱、超晶格）可以實現。本書將分析這些結構如何打破對稱性，以及其在頻率轉換和光電探測中的應用。 三階非綫性效應是本書的重點。我們將詳細討論三階非綫性極化率$chi^{(3)}$，它是描述非綫性光學效應強度的關鍵參數。 自聚焦和自散焦：當光通過非綫性介質時，其傳播會受到自身強度分布的影響，導緻光束發生聚焦或散焦。我們將分析其背後的機製，以及在光開關和光限製等方麵的應用。 四波混頻（FWM）：這是最常見的非綫性效應之一，兩個或多個不同頻率的光波在介質中相互作用，産生新的頻率成分。我們將分析FWM的理論模型，並探討其在光縴通信中的信道擴展和光譜整形方麵的應用。 二次諧波産生（SHG）和三次諧波産生（THG）：它們分彆是將入射光頻率加倍和變為三倍的效應。本書將詳細介紹這些過程的量子理論，以及它們在光學頻率轉換和激光技術中的應用。 光誘導吸收（PIA）和光誘導失透（PIS）：當光穿過材料時，會改變材料的吸收和摺射率，從而影響後續光的傳播。我們將分析這些效應與載流子動力學和激子態的關聯，以及其在光開關和光限幅器中的應用。 剋爾效應（Kerr Effect）：即摺射率隨光強非綫性變化的現象。我們將討論其在電光調製、光開關和光孤子形成中的作用。 量子量子點與低維半導體中的非綫性光學 本書還將特彆關注量子點（Quantum Dots, QDs）和低維半導體（如量子阱、量子綫）中的非綫性光學效應。這些結構由於其量子尺寸效應，錶現齣獨特的電子結構和激子行為，從而帶來更加顯著和可調的非綫性光學響應。 我們將分析量子點激子的性質，包括其庫侖相互作用、激子布裏淵（exciton-polariton）的形成，以及這些如何影響非綫性光學。針對量子點，我們將討論其高度局域化的激子導緻的強非綫性光學效應，如激子布裏淵共振效應，以及激子-激子相互作用在增強非綫性光學響應中的作用。 對於量子阱和量子綫，我們將探討維度限製如何影響激子和載流子的能級結構，以及由此産生的非綫性光學交叉飽和（nonlinear optical cross-saturation）、相乾拉曼散射等現象。我們將深入研究多激子態（multiexcitons）在量子點中的形成和衰減，以及它們對非綫性光學信號的貢獻。 先進實驗技術與理論模擬 為瞭深入理解這些復雜的量子現象，本書將介紹一些先進的實驗技術，如超快光譜技術（飛秒光譜、皮秒光譜），用於探測激子的産生、弛豫和傳輸過程。非綫性光學顯微鏡將被介紹，以實現對材料內部非綫性光學響應的高空間分辨率成像。 在理論模擬方麵，本書將介紹密度泛函理論（DFT）、動力學平均場理論（DMFT）等計算方法在研究激子行為和電子-聲子耦閤中的應用。同時，非平衡格林函數（NEGF）方法將被用來模擬非綫性光學過程中載流子的輸運和動力學演化。 結論與展望 《量子半導體光電子學：激子、激子-聲子耦閤與非綫性光學效應》（下冊）旨在為讀者提供一個全麵且深入的理論框架，以理解半導體材料中的量子力學現象及其在光電子器件中的重要作用。通過對激子、激子-聲子耦閤以及非綫性光學效應的深入剖析，本書不僅能夠加深讀者對半導體物理的理解，更能啓發他們在新一代光電子器件設計和開發中的創新思路。本書的深入內容將有助於研究人員和工程師在光學計算、光通信、光傳感、激光器、發光二極管等領域取得突破性進展，推動光電子技術的未來發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書給予讀者的，遠超齣瞭書名所暗示的範圍。它不僅僅是在介紹某個技術領域的知識，更是在傳授一種科學思維的範式。作者在論證過程中展現齣的那種嚴謹的批判性思維，即不斷地質疑假設、檢驗模型的邊界，這種態度本身就具有極強的感染力。我注意到，作者在迴顧某些經典理論時，並非一味地推崇，而是很坦誠地指齣瞭其在特定條件下的局限性，並引導讀者思考如何超越這些局限。這種開放和求真的精神，是任何領域研究者都應該秉持的核心價值。閱讀這本書，就像進行瞭一場高強度的智力訓練，它不僅充實瞭我的知識庫，更重要的是，它重塑瞭我處理未知問題的思維框架，這種內在的提升，比記住任何一個公式都來得更為重要和長久。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀也值得稱贊，這在專業書籍中是比較少見的品質。清晰的字體選擇，閤理的行距，以及插圖和公式的精美呈現，都極大地提升瞭閱讀的舒適度。麵對如此密集的知識點，如果排版稍有不慎，很容易讓人産生閱讀疲勞。但這本書的設計者顯然深知讀者的需求，使得長時間的深入研讀也變得不那麼煎熬。更重要的是，書中那些復雜的圖錶和示意圖，繪製得極為精確和清晰，很多時候，一張圖勝過韆言萬語，它們精準地捕捉瞭理論的核心要義，成為我理解抽象概念的強力拐杖。這種對閱讀體驗的整體性關注，反映齣齣版方對知識傳播的敬畏之心，讓人在敬佩作者學識的同時，也對齣版質量倍感信賴。

評分☆☆☆☆☆

最近讀完的這本書，簡直是打開瞭我對宇宙萬物運作方式的全新視角。作者的敘事功力實在是太瞭得，他能將那些看似深奧晦澀的物理概念，用一種近乎詩意的語言娓娓道來，讓即便是初次接觸這些領域的讀者也能感受到其中的美妙和邏輯的嚴謹。我特彆欣賞他處理復雜問題時那種抽絲剝繭的耐心，每一個推導、每一種模型的建立，都有著清晰的脈絡和堅實的理論基礎。這本書不僅僅是在羅列公式和定律，更像是在描繪一幅宏大的物理圖景，讓我們得以窺見自然界隱藏的精妙設計。讀完後，我感覺自己的思維方式都被潛移默化地影響瞭，看問題不再滿足於錶象，而是總想追溯到更深層次的原理上去。那種豁然開朗的體驗，是其他許多暢銷書都無法給予的。書中對於曆史背景的梳理也做得非常到位，讓我們明白瞭這些偉大學說並非憑空産生，而是無數先賢智慧的結晶，這更增添瞭閱讀的厚重感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，用“酣暢淋灕”來形容都略顯不足。它的結構設計非常巧妙，不同章節之間的過渡自然流暢，好像在跟隨一位經驗豐富的嚮導，穿越一片知識的叢林。我尤其喜歡作者在闡述關鍵理論時所采取的類比方法，他總能找到最貼近日常生活的例子，將抽象的數學模型具象化。這極大地降低瞭理解的門檻，同時也避免瞭理論的空洞化。更難能可貴的是，作者在保持學術嚴謹性的同時，從未犧牲掉閱讀的趣味性。書中的小插麯和曆史軼事穿插得恰到好處，使得冗長的論證過程變得生動起來。對我而言，這不僅僅是一本專業書籍，更像是一部充滿智慧和哲思的文學作品。它讓人在學習新知的同時，也開始反思我們所處世界的本質，那種被知識的力量所充盈的感覺，讓人久久不能平靜。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書中對“邊界條件”的處理方式印象極其深刻。作者沒有草草帶過這些看似技術性的細節，而是花費瞭大量的篇幅，去深入探討在不同物理情境下，這些條件如何決定瞭最終結果的走嚮。這種對細節的執著和對全局的把控能力，體現瞭作者深厚的學術功底和極高的教學熱情。很多其他同類書籍往往為瞭追求所謂的“高屋建瓴”而忽略瞭這些關鍵的“落地”環節，導緻讀者在實際應用中常常感到無從下手。但這本書完全不同，它就像一位手把手教你煉金術的導師，每一步都有詳盡的解釋和明確的指引。讀完之後，我感覺自己對許多長期睏擾我的概念都有瞭更紮實、更靈活的理解，不再是死記硬背，而是真正領悟瞭其背後的邏輯鏈條。這對於任何想深入研究該領域的人來說，都是無價之寶。