半导体光放大器及其应用 黄德修,张新亮,黄黎蓉著 9787030335319 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄德修，张新亮，黄黎蓉著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030335319

商品编码：29306457935

包装：精装

出版时间：2012-03-01

基本信息

书名：半导体光放大器及其应用

定价：78.00元

作者：黄德修,张新亮,黄黎蓉著

出版社：科学出版社

出版日期：2012-03-01

ISBN：9787030335319

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.722kg

编辑推荐

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内容提要

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　　半导体光放大器是一种处于粒子数反转条件下的半导体增益介质对外来光子产生受激辐射放大的光电子器件，和半导体激光器一样，是一种小体积、高效率、低功耗和具有与其他光电子器件集成能力的器件。尽管掺铒光纤放大器（EDFA）后来居上，在光纤通信中获得应用，但半导体光放大器在光纤通信网络中应用前景仍不容置疑。黄德修等编著的这本《半导体光放大器及其应用》共分9章，前4章介绍半导体光放大器的原理、器件结构、性能参数和可能产生的应用。第5章介绍半导体光放大器增益介质的不断改进和相应的性能改善，特别介绍低微量子材料的性能对半导体光放大器性能提高的影响。第6～8章分别阐述半导体光放大器在全光信号处理的几个不同方面的应用研究结果。第9章介绍半导体光放大器作为一个重要器件参与光电子集成的关键技术。《半导体光放大器及其应用》可供从事半导体光放大器研究和应用的研究生或工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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光电子器件原理与设计 图书简介 本书深入剖析了光电子器件的物理学原理、关键技术以及在各个领域的创新应用。全书共分为三个主要部分：基础理论、核心器件与前沿技术，以及集成应用与未来展望。旨在为读者提供一个全面、系统且深入的视角，理解光在信息时代扮演的核心角色，以及如何通过精巧的器件设计实现对光的操控与利用。 第一部分：光电子器件的基础理论 本部分首先建立读者对光与物质相互作用的深刻认识，为后续深入理解具体器件打下坚实基础。 电磁波理论与光传播特性： 详细介绍麦克斯韦方程组在描述光波传播中的作用，阐述光的波动性与粒子性（光子）的辩证统一。重点分析光的衍射、干涉、偏振等基本光学现象，以及在介质中的传播特性，如折射、反射、吸收和散射。这部分内容将为理解光在器件中的传输、耦合及能量转换过程提供理论依据。 半导体物理基础： 深入讲解半导体材料的能带理论，包括价带、导带、禁带以及它们的相对位置如何决定了半导体的导电性能。详细阐述本征半导体与杂质半导体的载流子产生与复合机制，包括热激发、光激发和电注入等。重点分析pn结的形成、能带弯曲、内建电场以及空穴和电子在pn结附近的输运特性。这些基础知识是理解半导体光电器件工作原理的关键。 量子力学在光电子学中的应用： 探讨量子力学对理解微观世界中光与物质相互作用的重要性。介绍量子阱、量子线、量子点等低维半导体结构的量子 confinement 效应，以及这些效应如何影响材料的光学和电学性质，为设计具有特定光谱响应或高性能的光电器件奠定理论基础。 光与物质相互作用的宏观描述： 引入介质的电磁响应理论，包括介电常数、磁导率、导纳等参数，以及它们如何影响光的传播速度、吸收和折射率。分析非线性光学现象，如二次谐波产生、三次谐波产生、自聚焦等，这些现象对于设计高功率激光器、光开关和光调制器至关重要。 第二部分：核心光电子器件及其原理 本部分将聚焦于一系列在现代光电子技术中不可或缺的核心器件，深入剖析其结构、工作机理、关键参数及设计优化策略。 半导体发光器件（LEDs）： 正向偏置下的注入与复合： 详细讲解在正向电压驱动下，电子和空穴如何被注入到pn结的有源区，并在此区域内复合产生光子。区分辐射复合和非辐射复合过程，分析影响发光效率的关键因素。 材料选择与光谱调控： 探讨不同半导体材料（如GaN、GaAs、InP等）及其合金的能带结构如何决定其发光颜色和效率。介绍量子阱结构如何通过控制阱宽来调控发射波长，实现不同颜色LED的制造。 器件结构与效率提升： 分析LED的器件结构，包括芯片设计、电极结构、封装技术等，以及这些因素如何影响光提取效率、散热性能和器件寿命。介绍外延生长技术（如MOCVD、MBE）在制备高质量LED材料中的作用。 高性能LED技术： 探讨高亮度LED、紫外LED、深紫外LED（DUV LED）等前沿技术，及其在照明、消毒、固化、通信等领域的应用。 半导体激光器（LDs）： 受激辐射与光放大： 详细阐述受激辐射是激光器产生相干光的核心机制。讲解增益介质、泵浦源、光学谐振腔等激光器基本组成部分的功能。 pn结激光器原理： 深入分析pn结激光器中的注入、载流子高密度引起的粒子数反转，以及在谐振腔内受激辐射的放大过程。介绍激光阈值电流、输出功率、光束质量等关键参数。 分布式反馈（DFB）激光器与分布布拉格反射器（DBR）激光器： 重点介绍周期性结构如何实现光反馈，以及这些结构如何控制激光器的输出波长，适用于高精度通信和传感领域。 量子阱激光器与量子点激光器： 探讨低维结构如何通过量子 confinement 效应，实现更低的阈值电流、更优异的光谱特性和更窄的线宽，满足高速通信和精密测量需求。 激光器阵列与光纤激光器： 介绍多通道激光器阵列在并行处理和高功率输出中的应用，以及固体激光器和光纤激光器的发展现状与优势。 光电探测器（Photodetectors）： 光电导效应与光伏效应： 讲解光照射下半导体材料内部载流子浓度的变化（光电导效应），以及pn结在无外加电压时产生的电动势（光伏效应）。 pn结光电二极管： 详细分析pn结光电二极管的结构、工作原理，以及其响应速度、量子效率、暗电流等重要参数。介绍PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的结构及其性能优势。 肖特基结光电探测器： 探讨金属-半导体接触在光电探测器中的应用，以及其在高温和高频下的性能特点。 光电导探测器： 介绍半导体薄膜光电导探测器，以及其在可见光和红外波段的应用。 红外探测器： 详细介绍不同类型的红外探测器，包括碲镉汞（HgCdTe）、锑化铟（InSb）、量子阱红外光电探测器（QWIP）等，及其在热成像、遥感、光谱分析等领域的应用。 光电探测器阵列： 介绍CCD和CMOS图像传感器的工作原理，以及它们在数字成像、机器视觉等领域的广泛应用。 光调制器（Modulators）： 电光效应与电致伸缩效应： 介绍外加电场如何改变材料折射率（电光效应）或电导率，从而实现对光信号的调制。 电吸收调制器（EAM）： 讲解半导体pn结在电场作用下吸收系数的变化，实现对光强度的调制。重点分析Franz-Keldysh效应和量子契约电吸收（QCSE）效应。 Mach-Zehnder 调制器（MZM）： 介绍干涉原理在光调制中的应用，通过改变光路长度来控制光的相位，进而实现幅度调制。 声光效应与磁光效应： 简要介绍声波或磁场如何引起材料光学性质的变化，用于光调制和开关。 高速光调制器： 探讨高速光调制器在现代光通信系统中的重要性，分析器件的带宽、损耗、插入损耗等关键参数。 光开关与光栅： 基于半导体开关的原理： 介绍利用半导体材料的电学或光学特性实现光信号的导通与截止。 热光效应与液晶光开关： 讨论利用温度或液晶相变来控制光的传播方向。 平面光波导（PLCs）： 讲解微纳加工技术在制作复杂光路和集成光开关方面的应用。 衍射光栅与全息光栅： 介绍光栅如何实现光的衍射和色散，在光谱分析和光通信中的应用。 第三部分：集成应用与未来展望 本部分将目光投向光电子器件的集成化发展趋势，以及其在新兴技术和未来社会发展中的关键作用。 光电子集成电路（OEICs）： 概念与优势： 介绍将光电子器件与电子器件集成在同一芯片上的概念，以及其在减小尺寸、降低功耗、提高速度和降低成本等方面的优势。 硅光子技术： 详细探讨硅材料在光电子领域的应用潜力，包括硅基LED、硅基探测器、硅基调制器等，以及其与现有CMOS工艺的兼容性。 III-V族与硅的混合集成： 分析将III-V族化合物半导体（如GaAs、InP）的高性能光电器件与硅基电子电路进行异质集成的方法和挑战。 光互连技术： 探讨OEICs在数据中心、高性能计算等领域实现芯片间、板间高速光互连的应用前景。 光通信系统中的应用： 光纤通信网络： 详细介绍光纤作为传输介质，以及激光器、光探测器、光调制器在光纤通信系统中的核心作用。 光放大器（不属于本书内容，此处仅为对比说明）： [此处略去关于半导体光放大器的具体描述，以避免与书中内容重复]。 波分复用（WDM）技术： 介绍如何利用不同波长的光同时传输多路信息，以及对滤波器、复用器、解复用器等器件的需求。 自由空间光通信： 探讨激光在地面、卫星通信中的应用，以及面临的大气衰减和指向精度等挑战。 传感与测量领域的应用： 激光雷达（LiDAR）： 介绍激光雷达的工作原理，以及其在自动驾驶、地形测绘、环境监测等领域的应用。 光谱分析： 探讨各种光电探测器在物质成分分析、环境监测、食品安全等领域的应用。 光纤传感器： 介绍利用光纤敏感元件与光信号的相互作用来测量温度、压力、应变等物理量。 生物医学应用： 介绍光电子技术在生物成像（如共聚焦显微镜）、光动力疗法、诊断设备等方面的应用。 显示与照明技术的革新： LED照明： 深入分析LED照明的节能、环保、长寿命等优势，以及在家庭、商业、工业等领域的广泛应用。 MicroLED与OLED显示： 探讨新型显示技术的发展，以及其在智能手机、电视、可穿戴设备等领域的竞争与融合。 激光显示技术： 介绍激光光源在显示领域的应用，以及其高亮度、高色域、高对比度的优势。 光电子技术的前沿探索与未来发展： 量子信息技术： 探讨光子在量子计算、量子通信、量子传感中的作用，以及相关光电子器件的研制进展。 人工智能与光子计算： 介绍利用光子进行并行计算的潜力，以及AI加速器的发展。 柔性与可穿戴光电子器件： 探讨将光电子器件集成到柔性基底上的技术，以及在可穿戴电子设备、智能纺织品等领域的应用。 可持续发展与绿色光电子： 关注光电子器件的材料选择、能耗优化和回收利用，推动行业的可持续发展。 本书力求通过严谨的科学论证，清晰的逻辑结构，翔实的案例分析，以及对未来发展趋势的深刻洞察，为读者提供一个关于光电子器件世界的全面认知框架。无论您是相关的科研人员、工程技术人员，还是对光电子技术充满兴趣的学生，本书都将是您深入学习和探索这一领域不可多得的参考。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的目录，我被其内容的广度和深度所吸引，这不仅仅是一本介绍半导体光放大器工作原理的书，更是一本探讨其前沿应用的书籍，这让我联想到我在光电子学课程上学到的基础知识，并且希望这本书能够将那些理论知识与实际应用紧密联系起来。我非常期待书中能够详细讲解SOA的各种性能指标，比如增益、噪声系数、饱和光功率、带宽等，并深入分析影响这些指标的因素，例如材料选择、器件结构设计、工作电流等。对于读者来说，理解这些指标的物理意义以及如何优化它们，是设计和选择合适SOA的关键。此外，我希望能看到书中对不同制备工艺的对比分析，比如MOCVD、MBE等，以及不同材料体系（如InP、AlGaAs）的优缺点。在应用方面，我尤其关注SOA在光网络中的动态特性，比如其响应速度、串扰问题以及如何通过偏置控制和脉冲整形来缓解这些问题。我也希望书中能够介绍一些新兴的应用场景，例如在光计算、量子信息处理等领域，SOA是否能够扮演关键角色，以及面临哪些挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑填补了市面上在半导体光放大器这一专业领域书籍的空白，尤其是在当前光通信技术飞速发展的背景下，其价值更显突出。作为一名对光电集成技术有着浓厚兴趣的研究生，我一直在关注SOA在下一代通信网络和传感技术中的潜力。我特别期待书中能够深入探讨SOA在光网络中的多功能性，例如它不仅仅能放大信号，还能在光域进行信号处理，这对于构建更高效、更灵活的光网络至关重要。我希望书中能详细阐述SOA如何实现信号整形、频谱扩展、甚至是一定程度的误码检测和纠正。此外，我对SOA与其它光器件的集成应用非常感兴趣，比如与波分复用器、解复用器、光调制器等结合，构建出紧凑、高性能的光模块。书中是否会介绍SOA在光传感领域的最新进展？例如，它在高精度光纤传感系统中的应用，或者作为光电探测器和光源的集成器件，其灵敏度和响应速度是否能达到新的高度？我希望书中能够提供一些理论模型和实验数据，来支撑这些应用的可能性，并对未来的发展趋势进行展望。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本《半导体光放大器及其应用》，我最直观的感受是它的封面设计非常专业，透着一股严谨的气息，这让我对书中内容充满了期待。作为一名在光通信领域摸爬滚打多年的工程师，我深知半导体光放大器（SOA）在现代光通信网络中的关键作用。它不仅是信号传输过程中不可或缺的“助推器”，更是许多高端光器件和系统的核心组成部分。因此，我一直在寻找一本能够系统性梳理SOA原理、特性以及最新应用的书籍。这本书的书名正好击中了我长久以来的需求，让我觉得它有望成为我工作中的一本“宝典”。我希望它能深入浅出地讲解SOA的工作机制，从 PN 结掺杂、载流子动力学到光增益的产生过程，能够有详实的理论分析。同时，对于不同类型的SOA，比如受激发射型、注入锁定型等，我也希望书中能有清晰的划分和各自的优劣势分析。最重要的是，关于其在光网络的具体应用，我希望书中能提供丰富的案例，比如在长距离传输中的信号再生、光开关、光逻辑门、甚至是一些前沿的光计算领域。书中作者的专业背景也让我颇为看重，相信他们能够将复杂的技术以一种易于理解的方式呈现出来，帮助我这样的读者能够快速掌握核心知识，并在实际工作中融会贯通。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地源于其作者团队的深厚学术背景和在光电子领域的长期耕耘。作为一名多年从事光通信器件研发的工程师，我深知理论与实践相结合的重要性。这本书的书名“半导体光放大器及其应用”给我留下了深刻的印象，它暗示着这本书将不仅局限于理论的探讨，更会聚焦于实际的应用层面。我希望书中能够提供一些非常贴近实际工程应用的案例分析，例如在不同类型光网络的部署中，SOA是如何被选择、集成和优化的。具体的，我希望书中能够详细阐述SOA在城域网、骨干网以及接入网中的应用差异，以及针对不同网络环境，需要考虑哪些关键参数和设计考量。例如，在对成本敏感的接入网中，低成本、高可靠性的SOA设计是否成为重点？而在对性能要求极高的长距离传输网络中，低噪声、高增益、易于控制的SOA又将如何发挥作用？此外，我希望书中能够对SOA的可靠性和寿命进行深入的讨论，这对于大规模商用部署至关重要。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的标题来看，它无疑是为光电领域专业人士量身打造的。作为一名正在攻读光电子技术方向的博士生，我对SOA的理论基础和前沿进展都有着强烈的探求欲。我希望这本书能够深入剖析SOA的量子力学原理，从能带结构、激子效应等方面详细解释其增益机制。同时，我期待书中能够对SOA的非线性效应进行详尽的讨论，例如增益饱和、四波混频、交叉增益调制等，以及这些效应在实际应用中带来的影响和如何进行抑制。此外，我希望书中能够提供一些关于SOA的仿真工具和方法介绍，这对于验证设计和预测性能至关重要。在应用方面，我对于SOA在光信号处理和光存储领域的应用非常感兴趣。书中是否会介绍利用SOA的非线性特性来实现逻辑运算、模拟信号处理，或者其在光存储介质中的作用？我也希望书中能够对SOA与机器学习、人工智能在光网络优化和故障诊断方面的结合进行探讨，这代表了未来的一个重要发展方向。