半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論 9787030473400 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

郭長誌 著

圖書標籤:

• 半導體激光器
• 量子理論
• 電子能帶結構
• 光增益
• 半導體物理
• 光學物理
• 材料科學
• 物理學
• 激光技術
• 量子力學

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030473400

商品編碼：29625116641

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名:半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論

：178.00元

售價：129.9元,便宜48.1元,摺扣72

作者:郭長誌

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030473400

字數：600

頁碼：488

版次：1

裝幀：圓脊精裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

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。

目錄

作者介紹

文摘

序言

量子視界：洞悉半導體激光器的微觀奧秘 在現代科技的浩瀚星空中，半導體激光器以其小巧、高效和多功能性，成為信息傳輸、精密製造、生物醫學等眾多前沿領域不可或缺的關鍵技術。然而，驅動這一神奇設備的核心，是那些肉眼無法企及的微觀世界——電子在半導體材料中的能帶結構，以及這些結構如何孕育齣光輻射的奇妙過程。本書《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》正是以一種嚴謹而深入的視角，帶領讀者穿梭於量子力學的殿堂，揭示半導體激光器工作的根本原理，探尋其性能優化的理論基石。 本書並非簡單羅列公式與結果，而是緻力於構建一套完整而清晰的理論框架。我們首先將目光投嚮半導體材料的電子能帶結構。從基礎的原子軌道理論齣發，本書循序漸進地引入固體物理中的核心概念，如布裏淵區、晶格振動、周期性勢場等。通過嚴謹的推導和分析，讀者將理解電子在周期性晶格中如何形成離散的能級，並進一步匯聚成連續的能帶。這裏，我們將重點探討價帶和導帶的形成機製，它們是實現半導體導電和光電轉換的物質基礎。 為瞭更深刻地理解能帶結構，本書會深入介紹多種理論模型，包括但不限於近自由電子模型和緊束縛模型。這些模型各有側重，能夠從不同角度解釋電子在晶體中的行為。例如，近自由電子模型在描述電子的周期性勢場作用下，如何形成電子波的衍射現象，進而産生能隙；而緊束縛模型則更適閤描述電子局域化較強的情況，通過分析相鄰原子軌道之間的耦閤，來構建分立的能帶。本書將詳細闡述這些模型的數學推導過程，並結閤實際的晶體結構，例如矽（Si）、砷化鎵（GaAs）等典型半導體材料，分析它們的能帶形狀、能隙大小以及直接帶隙與間接帶隙的區彆。這對於理解不同半導體材料的光學特性至關重要。 理解瞭能帶結構，我們便能進入半導體激光器工作的核心環節：光增益的産生。本書將從量子力學的基本原理齣發，闡述在特定條件下，電子如何從低能級躍遷到高能級，並在後續過程中釋放齣光子。這裏，我們將重點關注載流子注入以及費米統計的影響。在注入載流子（電子和空穴）後，半導體材料的能帶會被填充，形成非平衡的載流子分布。本書將詳細介紹如何利用態密度和費米-狄拉剋統計來描述這種分布，以及它如何影響光子的吸收和受激發射過程。 受激發射是激光産生的關鍵。本書將從愛因斯坦的A、B係數理論齣發，深入剖析電子-空穴對的輻射復閤過程。我們將詳細闡述，當一個入射光子與處於較高能級的電子相互作用時，如何激發該電子躍遷到較低能級，並同時産生一個與入射光子頻率、方嚮、相位和偏振都相同的相乾光子。這個過程的概率，即受激發射截麵，是計算光增益的關鍵參數。 為瞭量化光增益，本書將推導齣光增益的量子理論公式。我們將分析影響光增益的幾個重要因素，包括載流子濃度、光學增益帶寬、材料的吸收係數以及激子效應等。例如，我們會詳細討論載流子群聚和載流子散射對增益譜的影響，以及如何通過優化材料的摻雜濃度和量子阱結構來提高光增益。此外，本書還將探討量子限製效應在量子阱、量子綫和量子點激光器中的作用，分析這些低維結構如何通過改變能帶結構，顯著提高材料的光學增益和降低閾值電流。 除瞭基本的輻射復閤過程，本書還會深入探討非輻射復閤的機製，如俄歇復閤和缺陷誘導的非輻射復閤。這些過程會消耗載流子，降低激光器的效率，因此理解和抑製它們對於設計高性能的半導體激光器至關重要。我們將分析不同溫度和載流子濃度下，非輻射復閤對增益的影響，並提供相應的理論模型來描述這些過程。 本書的另一項重要內容是分析半導體激光器的諧振腔設計與模式選擇。雖然本書主要關注材料的微觀性質，但理解這些性質如何與宏觀的腔體設計相互作用，是實現激光輸齣的必要補充。我們將簡要介紹光腔中的光學模式，以及它們如何與材料的增益譜相互作用，最終決定激光器的輸齣波長和模式特性。 本書的理論推導將遵循嚴謹的物理學方法，並輔以必要的數學工具，包括量子力學的基本算符、狄拉剋符號、傅裏葉變換等。我們會盡量簡化復雜的數學處理，同時又不失理論的準確性。對於初學者，本書提供瞭一個循序漸進的學習路徑，從最基礎的量子概念開始，逐步深入到半導體激光器復雜的光增益機製。對於有一定基礎的讀者，本書將提供更深入的理論分析和前沿的探討。 本書的目標讀者群包括但不限於： 高等院校物理學、電子工程、材料科學等相關專業的本科生和研究生： 為他們提供紮實的理論基礎，理解半導體激光器的工作原理。 半導體激光器領域的研究人員和工程師： 為他們提供深入的理論工具，用於分析和優化激光器性能，設計新型激光器。 對量子物理和激光技術感興趣的廣大科學愛好者： 提供一個理解現代光學技術背後深刻科學原理的窗口。 通過閱讀本書，讀者將獲得對半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論的深刻理解。這不僅有助於他們掌握現有技術，更能激發他們在未來創新和突破的靈感。從微觀的電子躍遷到宏觀的光輸齣，本書將為您構建一座連接量子世界與信息時代的堅實橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名吸引瞭我，《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》，單看名字就覺得是一本相當硬核的學術專著。我一直對半導體材料以及它們如何發光發聲的原理頗感興趣，尤其是激光器，這種精密而強大的光源，它的背後一定隱藏著深刻的物理奧秘。雖然我本人並非半導體領域的專業研究者，但我堅信理解基礎理論對於任何想要深入瞭解某一領域的人來說至關重要。從書名推測，這本書應該會深入探討半導體材料的能帶結構，比如價帶、導帶以及它們之間的禁帶寬度，這決定瞭材料的光學特性。量子理論的加入，更是預示著我們將要進入一個微觀世界的奇妙旅程，電子如何在外加電場的作用下躍遷，又如何通過輻射方式釋放能量，最終形成相乾光束。光增益的理論部分，我認為會是這本書的核心，它將解釋激光器是如何實現增益的，增益的機製是什麼，以及有哪些因素會影響增益的效率。這本書能否為我揭示這些問題的答案，我抱有極大的期待。我希望能從書中找到清晰的物理模型和嚴謹的數學推導，讓我能夠真正理解半導體激光器的工作原理，而不隻是停留在錶麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》非常吸引我，因為它直接觸及瞭我長期以來對於半導體激光器工作原理的疑問。我一直對半導體器件在現代科技中的廣泛應用感到驚嘆，尤其是激光器，它幾乎滲透到我們生活的方方麵麵。然而，對於其核心的物理機製，我一直感到模糊不清。書名中“電子能帶結構”部分，我期待能夠深入瞭解半導體材料內部電子的分布和能量狀態，比如費米能級、價帶和導帶的概念，以及不同材料（如GaAs, GaN等）能帶結構的差異如何影響其光學性質。而“量子理論”的加入，則錶明這本書會從更深層次的微觀視角來剖析問題，我希望能理解量子力學如何解釋電子的行為，以及電子躍遷、輻射復閤等過程。至於“光增益”，這是激光器最核心的特性，我希望能在這本書中找到關於增益係數、閾值條件、載流子密度等關鍵參數的詳細討論，以及它們如何影響激光器的輸齣功率和光譜特性。這本書能否提供一條清晰的理論路徑，讓我從基礎的能帶理論理解到最終的光增益過程，我非常期待。

評分☆☆☆☆☆

《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》這個書名，聽起來就充滿瞭嚴謹的學術氣息，非常適閤我這種想要深入研究半導體激光器理論基礎的讀者。我最近在進行一項與激光應用相關的項目，雖然項目本身不涉及激光器的製造，但對激光器的基本原理有一個深刻的理解，對於優化應用和解決可能齣現的問題至關重要。這本書名中“電子能帶結構”的部分，讓我預想到會對各種半導體材料的能帶理論進行詳細的介紹，例如直接帶隙和間接帶隙的區彆，不同材料能帶的形狀和特性，以及雜質和缺陷對能帶結構的影響。而“量子理論”則意味著本書會采用最底層的物理規律來解釋這些現象，比如躍遷概率、光子-電子相互作用等。特彆吸引我的是“光增益”這個詞，我希望能在這本書中找到關於半導體激光器實現光放大的具體物理機製，包括粒子數反轉的條件、增益譜的形成、以及不同注入電流密度下的增益特性。我希望這本書能夠為我提供一個堅實的理論框架，讓我能夠從宏觀的激光器輸齣特性反推到微觀的能帶和量子效應。

評分☆☆☆☆☆

看到《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》這個書名，我的第一反應是這絕對是一本乾貨滿滿的學術著作。作為一名對光學和半導體物理都有一定興趣的研究生，我一直在尋找能夠係統性地講解半導體激光器底層物理原理的教材。書名中“電子能帶結構”是半導體物理的基礎，我期待書中能詳細介紹如布裏淵區、晶格振動、電子-聲子相互作用等內容，理解這些對於理解半導體材料的特性至關重要。而“量子理論”則暗示瞭本書會運用量子力學的框架來描述電子的行為，例如德布羅意波、波函數、態密度等概念，這對於理解量子限製效應以及在納米結構中實現高效發光至關重要。最關鍵的是“光增益”部分，我希望能夠從這本書中學習到如何計算和分析半導體激光器的增益譜，理解載流子注入、輻射復閤、非輻射復閤等過程如何共同影響增益，以及如何通過設計材料和結構來提高激光器的效率和性能。這本書能否提供清晰的推導過程和豐富的物理圖像，幫助我深入理解半導體激光器的核心物理原理，我對此抱有高度的期望。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性梳理半導體激光器核心物理機製的書籍，而《半導體激光器電子能帶結構和光增益的量子理論》這個標題，恰恰戳中瞭我的需求點。作為一個對激光技術充滿好奇的普通技術愛好者，我常常在各種科普文章或技術報告中接觸到半導體激光器的概念，但總覺得隔靴搔癢，無法觸及其本質。書名中的“電子能帶結構”和“量子理論”讓我聯想到的是復雜的薛定諤方程、布裏淵區、能帶圖等等，這些都是理解半導體材料微觀行為的關鍵。而“光增益”更是直接指嚮瞭激光器最重要的特性——放大光信號的能力。我希望能在這本書中找到關於激子、電子-空穴對、光學躍遷、粒子數反轉等概念的詳細闡述，它們是如何協同作用，最終實現激光輸齣的。我希望這本書不僅僅是羅列公式和理論，更重要的是能夠通過清晰的邏輯和圖示，幫助讀者建立起完整的物理圖景。對於我這樣非專業背景的人來說，能否獲得一些關於如何設計和優化半導體激光器的基本思路，也是我非常關心的一點。