半导体激光器速率方程理论(下册) 郭长志 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志 著

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店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030479020

商品编码：29333303939

包装：圆脊精装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：半导体激光器速率方程理论(下册)

定价：138.00元

作者：郭长志

出版社：科学出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787030479020

字数：

页码：

版次：1

装帧：圆脊精装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书分三章，章详细讨论半导体异质结构的注入(激发)及其电流机制、能带图表述、并着重探讨与新近垂直腔面发射激光器的发展密切相关的多层同型异质结理论。同时也为速率方程理论的建立提供坚实的物理和理论背景，并打好编程计算的基础。第二章建立为光子与电子相互作用作微观唯象表述的速率方程组、详细探讨光限制因子的全量子理论、并讨论电子和光子相互作用动平衡静态解，如阈值及其无阈值微腔效应、光功率-电流特性、端面返射、激光模式及其出射光束结构、模式竞争和转换等静态现象。第三章则将深入探讨半导体激光器包括延迟、激光过冲、和张弛振荡三个基本过程的瞬态行为、小信号的电流、光流、和微波加热三种调制方式及其调制带宽的理论、控制、和设计。大信号简谐调制及其调制带宽、脉码调制及其眼图的行为、不稳定和双稳态现象、振幅和相位噪音、抖动等*过程及其与谱线宽度的关系等动力学行为及其控制、设计、和应用

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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光之跃动，载道无穷——《半导体激光器速率方程理论（下册）》思想导读 在微观粒子激发的奇妙世界里，光与物质的共鸣谱写着现代科技的华章。而在这宏大的乐章中，半导体激光器无疑是最为活跃的声部之一，其核心原理的深入探索，离不开精妙的理论框架。郭长志教授的《半导体激光器速率方程理论（下册）》正是这样一部承载着严谨学术精神与前沿研究思考的力作。本书并非简单罗列公式的教本，而是引领读者深入理解半导体激光器复杂动力学行为的钥匙，其思想之深邃，论述之精到，足以唤醒每一位对光电子学心怀探索的求知者。 一、 动力学之脉搏：速率方程的精髓与升华 速率方程，作为描述半导体激光器内粒子数和光子数随时间变化的数学模型，是理解其工作机制的基石。若将《速率方程理论（上册》视为对基础速率方程的奠基与解析，那么《下册》则将这份理解推向了更为广阔和精密的境地。本书不再满足于静态或线性化的描述，而是着力于剖析各种非线性效应和动力学现象。 首先，本书会细致地探讨自发辐射噪声对激光输出特性的影响。在现实的半导体激光器中，即使在激光阈值之上，自发辐射依然是不可避免的，它不仅降低了激光的相干性，还会引起输出功率的起伏。本书将通过严谨的推导，揭示自发辐射噪声的统计学特性，以及它如何与受激发射相互作用，形成复杂的起伏行为。读者将了解到，噪声并非简单的干扰，而是半导体激光器内在属性的体现，理解并控制噪声，是实现高性能激光器的关键。 其次，模式竞争的奥秘将在本书中得到深入的揭示。多模半导体激光器由于其宽谱输出特性，在某些应用中具有独特优势。然而，不同纵模之间的相互作用，即模式竞争，会导致输出功率的周期性振荡，甚至发生模式跳变。本书将运用速率方程的非线性分析方法，探讨模式竞争的动力学机制，包括其对输出频谱、功率稳定性以及调制特性的影响。通过对模式竞争的深入理解，研究者能够设计出具有特定模特性的激光器，满足通信、传感等不同领域的需求。 更进一步，本书将触及瞬态行为的复杂性。激光器的启动过程，即从泵浦开始到稳定输出的转换，是一个充满动态变化的过程。本书将运用时间分辨的速率方程分析，深入研究激光器的瞬态响应，包括阈值附近的延迟时间、超辐射脉冲的形成以及不同工作状态之间的转换。对于脉冲激光器的设计和应用，理解瞬态行为至关重要，本书将为读者提供理论上的有力支撑。 二、 耦合与调控：多物理场下的激光器行为 半导体激光器的行为并非孤立存在，它与外围的物理环境以及内部的许多物理过程密切相关。本书的另一个重要维度在于，它将速率方程理论延伸至多物理场耦合的复杂场景。 热效应是影响半导体激光器性能的一个至关重要的因素。载流子注入和辐射复合过程中产生的热量，会引起芯片温度的升高，进而影响材料的能带结构、载流子密度分布以及光学增益。本书将深入分析热效应如何通过改变增益谱、折射率等参数，进而耦合到速率方程中，影响激光器的输出特性。读者将了解到，在高温下，激光器的阈值会升高，效率会降低，甚至可能发生热失锁现象。精确地建模和控制热效应，是实现高功率、高稳定性激光器设计的必经之路。 电效应，尤其是注入电流的动态变化，对激光器的输出具有直接而深刻的影响。本书将详细探讨调制动态，分析不同调制方案（如直接强度调制、外差调制等）如何作用于速率方程，产生复杂的输出信号。理解调制响应的频率特性、失真特性以及非线性效应，对于高速光通信系统的设计至关重要。本书将为读者提供分析和优化调制性能的理论工具。 此外，对于一些特殊结构或应用，反馈效应也扮演着关键角色。例如，外腔激光器通过引入外部光学腔，能够显著改善激光器的线宽、稳定性以及模式特性。本书将探讨如何将反馈耦合项纳入速率方程，分析不同反馈耦合机制（如注入锁定、自注入锁定等）对激光器动力学行为的影响。这对于实现窄线宽激光器、可调谐激光器以及高稳定性激光器具有重要的指导意义。 三、 拓展与前沿：速率方程理论的应用与展望 《半导体激光器速率方程理论（下册）》的价值不仅在于对现有理论的深入梳理，更在于它所展现的理论研究的拓展方向以及面向前沿应用的视野。 本书将超越传统的速率方程模型，探讨更为精细化的模型。例如，考虑载流子弛豫效应、多能级体系、量子限制效应等引入的复杂性。这些精细模型有助于理解例如量子点激光器、量子级联激光器等新型半导体激光器的工作原理。 同时，本书还将关注数值模拟方法在速率方程理论研究中的应用。鉴于许多非线性动力学问题难以解析求解，数值模拟成为了探索激光器复杂行为的重要手段。本书将介绍相关的数值算法和技巧，帮助读者掌握利用计算机模拟解决实际问题的能力。 更重要的是，本书将理论研究与实际应用紧密结合。从光通信、光传感，到激光雷达、材料加工，半导体激光器无处不在。本书的思想导读，意在启发读者思考如何利用速率方程理论来解决实际工程中的挑战，例如如何提高激光器的效率和稳定性，如何实现特定波长或特定输出特性的激光器，以及如何设计具有特定功能的激光器阵列。 结语 《半导体激光器速率方程理论（下册）》是一部充满智慧的学术著作，它以严谨的逻辑、深刻的洞察，引领读者穿越半导体激光器复杂而迷人的动力学世界。本书所蕴含的思想，不仅是理解当前半导体激光器技术的基础，更是孕育未来光电科技突破的 fertile ground。它鼓励读者不仅要掌握理论的精髓，更要将理论应用于实践，在光之跃动中，探索无穷的可能性，为人类科技进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我个人对光物理学的兴趣由来已久，尤其是在接触了一些关于激光驱动的超快现象的科普读物后，更是被其中精妙的物理过程所吸引。半导体激光器作为产生相干光的重要光源，其内部的速率方程更是理解其工作机制的钥匙。我希望通过阅读这本《半导体激光器速率方程理论(下册)》，能够更深入地理解激光器的增益饱和、模式竞争、动态响应等关键物理过程。我特别关注的是，作者在阐述速率方程时，是否能够结合实际的实验现象进行分析，例如解释为何在某些条件下激光器会出现拍频振荡，或者如何通过改变泵浦功率和腔体参数来控制激光器的输出特性。如果书中能够包含一些具体的数值计算示例，或者指导读者如何利用数值方法来模拟激光器的动态行为，那对我来说将是极大的帮助。我希望这本书能成为我进一步学习和研究半导体激光器理论的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

最近在准备一些与光电子学相关的面试，发现速率方程是很多关键问题的核心。我之前读过一些关于速率方程的入门介绍，但总觉得不够系统和深入。《半导体激光器速率方程理论(下册)》这个书名听起来就非常专业，而且“下册”也暗示了其内容的深度。我希望这本书能够帮助我构建起一个完整的速率方程理论体系，包括但不限于稳态解、动态响应、以及一些更复杂的耦合方程组。我特别想了解它如何处理多模振荡、啁啾效应以及它们与速率方程的关联。如果书中能包含一些实际案例的分析，例如如何利用速率方程来解释和解决激光器性能中的某些问题，那对我来说会非常有价值。我希望能通过这本书，不仅掌握理论知识，更能理解如何在实际应用中运用这些理论来分析和优化半导体激光器。

评分☆☆☆☆☆

我对物理学，特别是光学和固体物理领域一直抱有浓厚的兴趣。半导体激光器作为现代科技中不可或缺的光源，其背后蕴含的物理原理对我而言充满了魅力。速率方程是描述激光器工作状态的核心方程，我一直想系统地学习其理论。这本书《半导体激光器速率方程理论(下册)》在我看来，应该是一本能够带领读者深入理解半导体激光器复杂动力学行为的专业著作。我非常期待能够在这本书中看到对非线性动力学、噪声分析、以及与光纤通信、量子信息等应用相结合的速率方程模型的详细阐述。比如，我很好奇作者会如何解释激光器中的混沌现象，或者如何通过速率方程来分析和设计高功率、高效率的激光器。如果书中能够提供一些高质量的插图和清晰的数学推导，那将对我理解抽象的理论概念非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚进入半导体材料与器件研究领域的研究生，我对激光器特别是半导体激光器的理论知识有着迫切的学习需求。“速率方程”这个概念听起来就充满了理论的严谨性，而“下册”则意味着这本教材必然在基础之上，深入探讨更高级的理论模型和复杂的动力学行为。我希望这本书能够提供一套系统、完整的理论框架，帮助我理解不同类型的半导体激光器（如DFB、VCSEL等）在其速率方程描述下的工作特性。我尤其关注的是，书中是否会深入讲解光子晶体激光器、量子级联激光器等新型激光器的工作原理，以及这些新型激光器在速率方程模型中的特殊之处。如果能够配备一些图表、公式推导过程清晰、并且能引导读者思考一些开放性问题的案例，那将极大地提升学习的效率和深度。我希望能通过这本书，为我未来的科研工作打下坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真的很有意思，虽然我还没有翻开它，但光是那深邃的蓝色背景和银色文字就透露出一种沉静而专业的学术氛围。我一直对激光器的物理原理很感兴趣，特别是半导体激光器，因为它们在光通信、医疗美容、工业加工等领域都有着极其广泛的应用。我之前读过一些介绍激光器基础知识的书籍，但总觉得对于其核心——速率方程，理解得还不够深入。听我的同学说，郭长志老师这套书在理论方面讲解得非常透彻，而且“下册”这个名字本身就暗示了内容的深度和广度，想必会涵盖许多我目前还不太了解的进阶话题，比如非线性动力学、多模效应、量子点激光器等。我非常期待能在其中找到对这些复杂现象的清晰解释，希望能循序渐进地理解速率方程在不同应用场景下的行为，并最终能融会贯通，形成自己对半导体激光器动力学更全面的认知。拿到这本书，我最先想做的就是仔细研究目录，看看它具体会探讨哪些前沿课题。