半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论 9787030473400 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：9787030473400

商品编码：29625116641

包装：圆脊精装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名:半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论

：178.00元

售价：129.9元,便宜48.1元,折扣72

作者:郭长志

出版社：科学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787030473400

字数：600

页码：488

版次：1

装帧：圆脊精装

开本：B5

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书讨论了达到设计所需精度的量子阱、量子线、和量子点的电子能带和能级的量子理论和设计计算,带间和子带间光跃迁几率和光增益的半径典量子理论和设计,应变效应及其对各维能带结构的影响、温度效应T0问题的物理机制，特别是俄歇复合的量子理论及其克服方案和设计,量子阱间耦合、载流子落入和逃逸时间的理论和设计。子带间量子级联激光器的理论和设计，其真正优点和局限性。扼要介绍全量子理论的量子光学和自发发射等理论问题。

目录

作者介绍

文摘

序言

量子视界：洞悉半导体激光器的微观奥秘 在现代科技的浩瀚星空中，半导体激光器以其小巧、高效和多功能性，成为信息传输、精密制造、生物医学等众多前沿领域不可或缺的关键技术。然而，驱动这一神奇设备的核心，是那些肉眼无法企及的微观世界——电子在半导体材料中的能带结构，以及这些结构如何孕育出光辐射的奇妙过程。本书《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》正是以一种严谨而深入的视角，带领读者穿梭于量子力学的殿堂，揭示半导体激光器工作的根本原理，探寻其性能优化的理论基石。 本书并非简单罗列公式与结果，而是致力于构建一套完整而清晰的理论框架。我们首先将目光投向半导体材料的电子能带结构。从基础的原子轨道理论出发，本书循序渐进地引入固体物理中的核心概念，如布里渊区、晶格振动、周期性势场等。通过严谨的推导和分析，读者将理解电子在周期性晶格中如何形成离散的能级，并进一步汇聚成连续的能带。这里，我们将重点探讨价带和导带的形成机制，它们是实现半导体导电和光电转换的物质基础。 为了更深刻地理解能带结构，本书会深入介绍多种理论模型，包括但不限于近自由电子模型和紧束缚模型。这些模型各有侧重，能够从不同角度解释电子在晶体中的行为。例如，近自由电子模型在描述电子的周期性势场作用下，如何形成电子波的衍射现象，进而产生能隙；而紧束缚模型则更适合描述电子局域化较强的情况，通过分析相邻原子轨道之间的耦合，来构建分立的能带。本书将详细阐述这些模型的数学推导过程，并结合实际的晶体结构，例如硅（Si）、砷化镓（GaAs）等典型半导体材料，分析它们的能带形状、能隙大小以及直接带隙与间接带隙的区别。这对于理解不同半导体材料的光学特性至关重要。 理解了能带结构，我们便能进入半导体激光器工作的核心环节：光增益的产生。本书将从量子力学的基本原理出发，阐述在特定条件下，电子如何从低能级跃迁到高能级，并在后续过程中释放出光子。这里，我们将重点关注载流子注入以及费米统计的影响。在注入载流子（电子和空穴）后，半导体材料的能带会被填充，形成非平衡的载流子分布。本书将详细介绍如何利用态密度和费米-狄拉克统计来描述这种分布，以及它如何影响光子的吸收和受激发射过程。 受激发射是激光产生的关键。本书将从爱因斯坦的A、B系数理论出发，深入剖析电子-空穴对的辐射复合过程。我们将详细阐述，当一个入射光子与处于较高能级的电子相互作用时，如何激发该电子跃迁到较低能级，并同时产生一个与入射光子频率、方向、相位和偏振都相同的相干光子。这个过程的概率，即受激发射截面，是计算光增益的关键参数。 为了量化光增益，本书将推导出光增益的量子理论公式。我们将分析影响光增益的几个重要因素，包括载流子浓度、光学增益带宽、材料的吸收系数以及激子效应等。例如，我们会详细讨论载流子群聚和载流子散射对增益谱的影响，以及如何通过优化材料的掺杂浓度和量子阱结构来提高光增益。此外，本书还将探讨量子限制效应在量子阱、量子线和量子点激光器中的作用，分析这些低维结构如何通过改变能带结构，显著提高材料的光学增益和降低阈值电流。 除了基本的辐射复合过程，本书还会深入探讨非辐射复合的机制，如俄歇复合和缺陷诱导的非辐射复合。这些过程会消耗载流子，降低激光器的效率，因此理解和抑制它们对于设计高性能的半导体激光器至关重要。我们将分析不同温度和载流子浓度下，非辐射复合对增益的影响，并提供相应的理论模型来描述这些过程。 本书的另一项重要内容是分析半导体激光器的谐振腔设计与模式选择。虽然本书主要关注材料的微观性质，但理解这些性质如何与宏观的腔体设计相互作用，是实现激光输出的必要补充。我们将简要介绍光腔中的光学模式，以及它们如何与材料的增益谱相互作用，最终决定激光器的输出波长和模式特性。 本书的理论推导将遵循严谨的物理学方法，并辅以必要的数学工具，包括量子力学的基本算符、狄拉克符号、傅里叶变换等。我们会尽量简化复杂的数学处理，同时又不失理论的准确性。对于初学者，本书提供了一个循序渐进的学习路径，从最基础的量子概念开始，逐步深入到半导体激光器复杂的光增益机制。对于有一定基础的读者，本书将提供更深入的理论分析和前沿的探讨。 本书的目标读者群包括但不限于： 高等院校物理学、电子工程、材料科学等相关专业的本科生和研究生： 为他们提供扎实的理论基础，理解半导体激光器的工作原理。 半导体激光器领域的研究人员和工程师： 为他们提供深入的理论工具，用于分析和优化激光器性能，设计新型激光器。 对量子物理和激光技术感兴趣的广大科学爱好者： 提供一个理解现代光学技术背后深刻科学原理的窗口。 通过阅读本书，读者将获得对半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论的深刻理解。这不仅有助于他们掌握现有技术，更能激发他们在未来创新和突破的灵感。从微观的电子跃迁到宏观的光输出，本书将为您构建一座连接量子世界与信息时代的坚实桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》非常吸引我，因为它直接触及了我长期以来对于半导体激光器工作原理的疑问。我一直对半导体器件在现代科技中的广泛应用感到惊叹，尤其是激光器，它几乎渗透到我们生活的方方面面。然而，对于其核心的物理机制，我一直感到模糊不清。书名中“电子能带结构”部分，我期待能够深入了解半导体材料内部电子的分布和能量状态，比如费米能级、价带和导带的概念，以及不同材料（如GaAs, GaN等）能带结构的差异如何影响其光学性质。而“量子理论”的加入，则表明这本书会从更深层次的微观视角来剖析问题，我希望能理解量子力学如何解释电子的行为，以及电子跃迁、辐射复合等过程。至于“光增益”，这是激光器最核心的特性，我希望能在这本书中找到关于增益系数、阈值条件、载流子密度等关键参数的详细讨论，以及它们如何影响激光器的输出功率和光谱特性。这本书能否提供一条清晰的理论路径，让我从基础的能带理论理解到最终的光增益过程，我非常期待。

评分☆☆☆☆☆

看到《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》这个书名，我的第一反应是这绝对是一本干货满满的学术著作。作为一名对光学和半导体物理都有一定兴趣的研究生，我一直在寻找能够系统性地讲解半导体激光器底层物理原理的教材。书名中“电子能带结构”是半导体物理的基础，我期待书中能详细介绍如布里渊区、晶格振动、电子-声子相互作用等内容，理解这些对于理解半导体材料的特性至关重要。而“量子理论”则暗示了本书会运用量子力学的框架来描述电子的行为，例如德布罗意波、波函数、态密度等概念，这对于理解量子限制效应以及在纳米结构中实现高效发光至关重要。最关键的是“光增益”部分，我希望能够从这本书中学习到如何计算和分析半导体激光器的增益谱，理解载流子注入、辐射复合、非辐射复合等过程如何共同影响增益，以及如何通过设计材料和结构来提高激光器的效率和性能。这本书能否提供清晰的推导过程和丰富的物理图像，帮助我深入理解半导体激光器的核心物理原理，我对此抱有高度的期望。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性梳理半导体激光器核心物理机制的书籍，而《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》这个标题，恰恰戳中了我的需求点。作为一个对激光技术充满好奇的普通技术爱好者，我常常在各种科普文章或技术报告中接触到半导体激光器的概念，但总觉得隔靴搔痒，无法触及其本质。书名中的“电子能带结构”和“量子理论”让我联想到的是复杂的薛定谔方程、布里渊区、能带图等等，这些都是理解半导体材料微观行为的关键。而“光增益”更是直接指向了激光器最重要的特性——放大光信号的能力。我希望能在这本书中找到关于激子、电子-空穴对、光学跃迁、粒子数反转等概念的详细阐述，它们是如何协同作用，最终实现激光输出的。我希望这本书不仅仅是罗列公式和理论，更重要的是能够通过清晰的逻辑和图示，帮助读者建立起完整的物理图景。对于我这样非专业背景的人来说，能否获得一些关于如何设计和优化半导体激光器的基本思路，也是我非常关心的一点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名吸引了我，《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》，单看名字就觉得是一本相当硬核的学术专著。我一直对半导体材料以及它们如何发光发声的原理颇感兴趣，尤其是激光器，这种精密而强大的光源，它的背后一定隐藏着深刻的物理奥秘。虽然我本人并非半导体领域的专业研究者，但我坚信理解基础理论对于任何想要深入了解某一领域的人来说至关重要。从书名推测，这本书应该会深入探讨半导体材料的能带结构，比如价带、导带以及它们之间的禁带宽度，这决定了材料的光学特性。量子理论的加入，更是预示着我们将要进入一个微观世界的奇妙旅程，电子如何在外加电场的作用下跃迁，又如何通过辐射方式释放能量，最终形成相干光束。光增益的理论部分，我认为会是这本书的核心，它将解释激光器是如何实现增益的，增益的机制是什么，以及有哪些因素会影响增益的效率。这本书能否为我揭示这些问题的答案，我抱有极大的期待。我希望能从书中找到清晰的物理模型和严谨的数学推导，让我能够真正理解半导体激光器的工作原理，而不只是停留在表面。

评分☆☆☆☆☆

《半导体激光器电子能带结构和光增益的量子理论》这个书名，听起来就充满了严谨的学术气息，非常适合我这种想要深入研究半导体激光器理论基础的读者。我最近在进行一项与激光应用相关的项目，虽然项目本身不涉及激光器的制造，但对激光器的基本原理有一个深刻的理解，对于优化应用和解决可能出现的问题至关重要。这本书名中“电子能带结构”的部分，让我预想到会对各种半导体材料的能带理论进行详细的介绍，例如直接带隙和间接带隙的区别，不同材料能带的形状和特性，以及杂质和缺陷对能带结构的影响。而“量子理论”则意味着本书会采用最底层的物理规律来解释这些现象，比如跃迁概率、光子-电子相互作用等。特别吸引我的是“光增益”这个词，我希望能在这本书中找到关于半导体激光器实现光放大的具体物理机制，包括粒子数反转的条件、增益谱的形成、以及不同注入电流密度下的增益特性。我希望这本书能够为我提供一个坚实的理论框架，让我能够从宏观的激光器输出特性反推到微观的能带和量子效应。