半導體激光器速率方程理論-半導體激光器設計理論I-(下冊) 郭長誌 97870304790 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
• 速率方程
• 激光器設計
• 光電子技術
• 郭長誌
• 半導體物理
• 激光技術
• 通信技術
• 光通信
• 物理學

店鋪： 智博天恒圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030479020

商品編碼：29402612776

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	半導體激光器速率方程理論-半導體激光器設計理論I-(下冊)
作者	郭長誌
定價	138.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030479020
齣版日期	2016-06-01
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

本書分三章，章詳細討論半導體異質結構的注入(激發)及其電流機製、能帶圖錶述、並著重探討與新近垂直腔麵發射激光器的發展密切相關的多層同型異質結理論。同時也為速率方程理論的建立提供堅實的物理和理論背景，並打好編程計算的基礎。第二章建立為光子與電子相互作用作微觀唯象錶述的速率方程組、詳細探討光限製因子的全量子理論、並討論電子和光子相互作用動平衡靜態解，如閾值及其無閾值微腔效應、光功率-電流特性、端麵返射、激光模式及其齣射光束結構、模式競爭和轉換等靜態現象。第三章則將深入探討半導體激光器包括延遲、激光過衝、和張弛振蕩三個基本過程的瞬態行為、小信號的電流、光流、和微波加熱三種調製方式及其調製帶寬的理論、控製、和設計。大信號簡諧調製及其調製帶寬、脈碼調製及其眼圖的行為、不穩定和雙穩態現象、振幅和相位噪音、抖動等*過程及其與譜綫寬度的關係等動力學行為及其控製、設計、和應用

作者簡介

目錄

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導語_點評_推薦詞

文摘

序言

《半導體激光器速率方程理論-半導體激光器設計理論I-(下冊)》 著者： 郭長誌 齣版社： 科學齣版社 ISBN： 97870304790 內容梗概： 本書作為《半導體激光器設計理論I》的下冊，深入剖析瞭半導體激光器速率方程理論及其在實際設計中的應用，旨在為讀者提供一套係統、詳實、富有洞察力的理論指導和實踐參考。本書內容緊密圍繞速率方程這一核心概念展開，從微觀的載流子和光子動力學齣發，層層遞進，直至宏觀的激光器性能分析與優化。全書結構嚴謹，邏輯清晰，理論推導嚴密，並通過豐富的圖錶和實例進行闡釋，力求讓讀者對半導體激光器的內部運行機製及其設計原則有深刻的理解。 第一部分：速率方程理論基礎迴顧與拓展 本部分首先對速率方程理論進行瞭係統性的迴顧與梳理，確保讀者對基礎概念有紮實的掌握。這包括對載流子注入、輻射復閤（包括受激輻射、自發輻射、俄歇復閤）、非輻射復閤（如缺陷誘導的非輻射復閤）等基本過程的物理機製進行詳細講解。在此基礎上，本書進一步拓展瞭速率方程的應用範圍，引入瞭更多影響激光器性能的關鍵因素。 多載流子速率方程： 深入探討瞭不同能級上載流子濃度的演變，特彆是在多量子阱（MQW）結構中，需要考慮束縛態載流子和擴展態載流子的相互作用，以及它們在不同阱與勢壘間的傳輸過程。這對於理解MQW激光器的閾值特性、量子效率以及高注入下的載流子填充效應至關重要。 光子速率方程與激射過程： 詳細闡述瞭光子密度隨時間的變化，強調瞭受激輻射在建立激光振蕩中的核心作用。本書深入分析瞭增益飽和效應，即當光子密度升高時，自由載流子吸收（FCA）效應和載流子填充效應如何影響瞭材料的淨增益，從而影響激光器的輸齣功率和光譜特性。 腔內損耗與光子壽命： 對腔內損耗進行瞭細緻的分解，包括反射損耗、吸收損耗、散射損耗以及光束在增益介質中的衍射損耗等。通過引入光子壽命的概念，本書將腔內損耗與光子密度和淨增益聯係起來，為理解閾值電流、微分效率等關鍵參數提供瞭理論基礎。 載流子壽命與復閤機製： 詳細分析瞭不同復閤機製對載流子壽命的影響。特彆是對俄歇復閤效應的深入剖析，解釋瞭其在高載流子密度下對激光器效率的嚴重製約，以及如何在材料設計和結構優化中加以抑製。 第二部分：速率方程在半導體激光器設計中的應用 本部分將理論與實踐緊密結閤，展示瞭如何運用速率方程理論來指導半導體激光器的具體設計。 閾值電流的分析與優化： 詳細分析瞭影響閾值電流的各種因素，如材料增益、腔長、腔鏡反射率、載流子注入效率、復閤速率等。通過速率方程，可以定量地預測閾值電流，並提齣針對性的優化策略，例如通過優化增益區厚度、載流子限製層設計、腔長縮短以及提高腔鏡反射率等手段來降低閾值電流。 輸齣功率與微分效率的分析： 運用速率方程模型，對激光器的輸齣功率特性進行深入研究。解釋瞭輸齣功率與注入電流之間的非綫性關係，並分析瞭導緻輸齣功率飽和的原因，如增益飽和、載流子濃度的限製以及俄歇復閤的顯著影響。本書還詳細講解瞭如何通過優化結構參數來提高激光器的微分效率，例如通過優化增益區結構、降低內部損耗以及提高載流子注入效率。 調製特性分析： 速率方程理論是分析半導體激光器動態響應和調製特性的基礎。本書詳細闡述瞭如何利用速率方程來描述激光器的瞬態行為，包括光強度和相位隨注入電流變化的動態過程。通過求解速率方程的綫性化模型，可以計算齣激光器的特徵頻率、阻尼振蕩頻率以及帶寬限製等關鍵參數，為設計高速光通信激光器提供理論依據。 光譜特性分析： 盡管速率方程本身主要關注載流子和光子的動力學，但本書也探討瞭速率方程與激光器光譜特性之間的聯係。例如，增益飽和效應會影響各縱模的增益，從而影響激光器的多模或單模輸齣特性。本書會提及如何通過腔體設計、增益材料選擇以及電流分布控製來影響光譜特性。 非綫性效應與高功率激光器設計： 針對高功率半導體激光器的設計，本書深入分析瞭各種非綫性效應的影響，如增益飽和、載流子鎖定、熱效應以及光誘導損傷等。通過速率方程模型，可以預測這些效應在高注入電流下的錶現，並提齣相應的抑製或利用策略。例如，通過優化熱管理設計，采用特殊的高功率結構，以及控製材料特性來減輕這些非綫性效應。 分布式反饋（DFB）和分布式布拉格反射器（DBR）激光器分析： 書中還專門討論瞭周期性結構（如DFB和DBR）對激光器性能的影響。通過將周期性結構引入速率方程模型，分析瞭其對增益、損耗以及光譜選擇性的作用，為設計窄綫寬、高模式選擇性激光器提供瞭理論指導。 第三部分：實驗驗證與數值模擬 本書不僅強調理論的嚴謹性，也重視理論與實踐的結閤。 實驗測量技術： 簡要介紹瞭與速率方程模型相關的關鍵實驗測量技術，例如測量閾值電流、微分效率、調製帶寬、光譜特性以及載流子壽命等。通過對比理論預測和實驗結果，可以驗證速率方程模型的準確性。 數值模擬方法： 詳細介紹瞭如何利用數值方法求解速率方程，包括時間域和頻率域的仿真技術。通過數值模擬，可以對各種激光器結構和參數進行係統性的參數掃描和性能評估，從而加速設計過程並發現最優設計方案。本書可能會提及一些常用的數值模擬軟件或算法。 本書的特點與價值： 理論體係完整： 本書係統地闡述瞭半導體激光器速率方程的理論基礎，從最基本的物理過程到復雜的動力學行為，形成瞭一個完整的理論框架。 實踐指導性強： 理論分析緊密結閤實際設計需求，為半導體激光器的性能優化提供瞭切實可行的指導。 內容深入淺齣： 盡管涉及復雜的物理理論，但本書通過清晰的邏輯、直觀的圖錶和豐富的實例，力求使讀者能夠深入理解。 麵嚮讀者廣： 本書適閤從事半導體激光器研究、開發和生産的工程師、研究人員，以及相關專業的博士生和高年級本科生。 總而言之，《半導體激光器速率方程理論-半導體激光器設計理論I-(下冊)》是一本不可多得的，在半導體激光器理論與設計領域具有重要價值的著作。它為讀者提供瞭一個深入理解激光器工作原理、分析其性能、並最終實現高性能激光器設計的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最深刻的體驗，是一種“從宏觀到微觀，再從微觀迴到宏觀”的思維模式的強化。一開始，它會從宏觀的半導體激光器工作原理入手，介紹其作為一種光源的基本特性和應用。然後，它會逐步深入到微觀層麵，比如電子在能帶中的躍遷、激子形成、光子與電子的相互作用，以及速率方程的微觀推導過程。讓我覺得尤其珍貴的是，在理解瞭這些微觀機理之後，這本書又將我們帶迴到宏觀，解釋這些微觀過程如何共同決定瞭激光器的宏觀性能，比如輸齣功率、光譜特性、動態響應等。這種由淺入深，由錶及裏的講解方式，讓我對半導體激光器的理解不再停留在概念層麵，而是能夠理解其內在的物理機製。我喜歡書中那種“抽絲剝繭”式的分析方法，例如在分析速率方程的解時，它會考慮不同的工作條件和參數變化，然後展示方程的動態響應。這種分析讓我能夠更好地預測和控製激光器的行為。這本書就像一個精心設計的“探險地圖”，引導我一步步深入瞭解半導體激光器這個復雜而迷人的世界。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我當初選這本書，很大程度上是因為作者的聲望和其在半導體激光器研究領域的貢獻。我一直關注著這個領域的發展，知道郭長誌教授在速率方程理論和激光器設計方麵有著非常卓越的成就。拿到這本書，我並沒有立刻埋頭苦讀，而是先粗略地翻閱瞭一下目錄和一些關鍵章節。給我最直觀的感受是，這本書的內容非常“紮實”，幾乎沒有“水分”。每一個章節的標題都直接指嚮瞭核心技術點。比如“增益光譜的形狀與特性”、“閾值電流的計算與影響因素”、“動態特性分析”等等，這些都是半導體激光器設計中繞不開的關鍵問題。我嘗試閱讀瞭關於“量子效率”的章節，作者在解釋載流子到光子轉換效率時，非常細緻地分析瞭輻射復閤效率、內量子效率、外量子效率等多個層麵的影響因素，並且給齣瞭相應的計算公式和實驗驗證方法。這種嚴謹的治學態度，讓我對這本書的內容充滿瞭信心。對我而言，這本書不僅僅是一本教科書，更是一份寶貴的參考資料，可以幫助我理解更深層次的科學問題，並為我的研究工作提供堅實的理論支撐。

評分☆☆☆☆☆

我個人一直對光學領域的某些前沿課題抱有濃厚的研究興趣，尤其是那些能夠轉化為實際應用的技術。在選擇閱讀材料時，我傾嚮於那些既有紮實理論基礎，又能體現最新研究動態的著作。這本書恰好滿足瞭我的需求。它在闡述半導體激光器速率方程理論時，邏輯清晰，層層遞進，從最基礎的粒子數方程開始，逐步引入瞭光子數方程，再到能量守恒和動量守恒等物理約束，直至最終形成完整的速率方程組。作者在推導過程中，對每一個變量的物理意義都進行瞭詳細的解釋，使得讀者能夠深刻理解這些方程背後所蘊含的物理過程。我特彆欣賞書中對非綫性效應的討論，比如載流子濃度的飽和效應、光子誘導的激子猝滅等，這些都是影響激光器性能的關鍵因素，而本書對這些內容的分析可謂鞭闢入裏，給瞭我很大的啓發。此外，書中還涉及瞭一些半導體材料的能帶結構、量子阱結構以及不同類型半導體激光器（如DFB、VCSEL）的設計考量，這使得理論與實際設計緊密結閤，展現瞭作者深厚的理論功底和豐富的工程經驗。總的來說，這是一部能夠極大地提升讀者對半導體激光器理論理解深度和廣度的重要著作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計我一直挺喜歡的，那種深邃的藍色背景，配上銀灰色的書名和作者名，總給人一種神秘而嚴謹的感覺。我第一次翻開它的時候，是衝著“半導體激光器”這個主題來的，畢竟這東西在現代科技裏應用太廣瞭，從光通信到激光焊接，甚至到一些醫療器械，都離不開它。我之前對相關內容有過一些零散的瞭解，但總覺得不夠係統，不夠深入。讀瞭這本書，我最大的感受是，雖然我對具體的數學推導很多時候隻是“懂個大概”，但它真的把我之前那些碎片化的知識點給串聯起來瞭。比如，它會講到激射條件，講到閾值電流，講到腔內損耗和增益的關係，這些概念在我的腦子裏立刻變得清晰起來。尤其是一些圖示，比如能量子能級圖、光腔模型圖，對我理解那些抽象的概念非常有幫助。我特彆喜歡它在介紹一個理論模型之後，會立刻給齣一些實際應用的例子，這樣就不會覺得理論是孤立的，而是有血有肉的。而且，作者的語言風格雖然學術，但並不晦澀難懂，很多地方都能感受到作者希望讀者真正理解背後的原理，而不是死記硬背。這本書給我的感覺，就像是走進瞭一個精密儀器的內部，看到瞭它如何運轉，每一個部件的作用是什麼，這種“洞悉本質”的快感，是我作為一個愛好者最渴望的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名工程技術人員，我更看重的是書籍是否能為我解決實際問題提供指導。我手裏有幾本關於激光器的書籍，但很多都偏重於原理介紹，對於如何“設計”齣一颱性能優越的半導體激光器，著墨不多。這本書的“設計理論”部分，給瞭我很大的驚喜。它不僅僅停留在理論層麵，而是深入探討瞭影響激光器性能的關鍵設計參數，比如材料選擇、器件結構、腔體設計、工作電流的優化等等。書中對如何根據不同的應用需求（比如輸齣功率、波長穩定性、調製速率等）來選擇閤適的材料和設計方案，提供瞭非常具體和實用的指導。我尤其對書中關於如何抑製寄生振蕩、優化增益譜、減少損耗的章節印象深刻，這些都是在實際設計中經常會遇到的難題，而本書提供的解決方案非常有參考價值。我嘗試將書中的一些設計理念應用到我的工作中，確實發現瞭一些可以改進的地方，並且看到瞭實際的效果。這本書就像是我手裏的一本“操作手冊”，讓我不再僅僅是“知道”理論，而是能夠“做到”，能夠根據理論去指導實踐。