半導體激光器速率方程理論(下冊)9787030479020 科學齣版社 郭長誌 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
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030479020

商品編碼：29491071536

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(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

編輯推薦

導語_點評_推薦詞

文摘

序言

光學非綫性及其在激光技術中的應用 書籍簡介 本書聚焦於光學非綫性這一物理學領域的核心課題，並深入探討其在現代激光技術發展中的關鍵作用。我們將從基礎的光學非綫性現象入手，逐步揭示其微觀機理，隨後將理論框架與實際的激光器設計與應用緊密結閤，特彆關注非綫性效應如何被巧妙地引入、控製和利用，以實現激光器性能的突破和新功能的湧現。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解並掌握光學非綫性在提升激光器性能、拓展激光應用領域方麵的無限潛力。 第一部分：光學非綫性基礎理論 本部分將係統梳理光學非綫性現象及其相關的物理理論。 原子和分子的非綫性響應： 電偶極矩的非綫性展開： 詳細闡述當光場強度增大時，介質中的原子和分子極化不再是綫性的。我們將引入介電極化率的泰勒級數展開，解釋高階極化率項的物理意義，例如二次非綫性效應（如二次諧波産生）和三次非綫性效應（如三階諧波産生、自相位調製、交叉相位調製、四波混頻等）。 分子振動與轉動模式的非綫性耦閤： 探討分子內部的振動和轉動模式如何與強光場發生非綫性耦閤，産生如受激拉曼散射、受激布裏淵散射等現象。我們將分析這些散射過程的閾值、增益譜和光譜特性。 電子能級的非綫性躍遷： 深入研究當光場能量接近或高於原子/分子電子能級差時，可能發生的飽和吸收、多光子吸收等非綫性過程。我們將討論這些過程如何影響光的傳播和介質的吸收特性。 介質中的非綫性極化機製： 詳細分析不同類型介質（如晶體、氣體、半導體、等離子體、非綫性光縴等）在強光作用下産生非綫性極化的具體機製，包括電子的非綫性位移、核的非綫性振動、自由載流子的非綫性響應等。 非綫性光學現象的分類與錶徵： 綫性和非綫性傳播的對比： 明確區分綫性光學和非綫性光學傳播的差異，重點在於當光強變化時，介質的摺射率和吸收係數是否隨之變化。 宏觀和微觀描述： 介紹描述非綫性光學效應的宏觀唯象理論（如非綫性介電極化率張量）和微觀量子理論（如微擾理論）。 非綫性效應的錶徵參數： 引入描述非綫性強度的關鍵參數，例如二次非綫性係數d、三次非綫性係數χ(3)、非綫性摺射率係數n2、非綫性吸收係數β等，並討論如何通過實驗測量這些參數。 相乾與非相乾非綫性過程： 區分由介質極化産生的相乾非綫性過程（如諧波産生、參量過程）與由粒子數變化引起的非相乾非綫性過程（如散射）。 主要的非綫性光學效應： 二次非綫性效應 (χ(2)效應)： 二次諧波産生 (SHG)： 詳細介紹SHG的原理、效率依賴關係（如非綫性係數、晶體長度、相位匹配條件）。 三次諧波産生 (THG)： 介紹THG的物理過程和與SHG的異同。 參量放大 (OPA) 與參量振蕩 (OPO)： 深入分析OPA和OPO的原理，包括泵浦光、信號光和閑頻光的相互作用，以及實現參量過程所需的條件。 電光效應 (Pockels效應)： 探討外加電場引起介質摺射率變化的現象，以及其在調製器中的應用。 三次非綫性效應 (χ(3)效應)： 自相位調製 (SPM)： 解釋SPM如何改變光的頻譜，並探討其在光縴通信和超快脈衝産生中的應用。 交叉相位調製 (XPM)： 闡述兩個不同頻率的光束如何通過非綫性效應相互影響彼此的相位，及其在多通道通信中的意義。 四波混頻 (FWM)： 介紹FWM的原理，産生新的頻率分量，及其在通信和光譜學中的應用。 受激拉曼散射 (SRS)： 詳細描述SRS的機製，能量轉移過程，以及其在光譜分析和激光增益介質中的作用。 受激布裏淵散射 (SBS)： 解釋SBS的聲學聲子參與機製，能量轉移過程，以及其在激光器中的反饋和高功率激光係統中的限製作用。 光摺變效應： 探討光誘導的介質摺射率變化，其在全息存儲和光波導形成中的應用。 剋爾效應： 介紹光強依賴的摺射率變化（n = n0 + n2I），這是SPM和XPM的根本機製。 相位匹配理論： 相位失配的物理後果： 解釋在非綫性相互作用中，相位失配如何導緻能量交換效率低下甚至停止。 相位匹配的方法： 詳細介紹實現相位匹配的各種技術，包括晶體自發相位匹配（包括Pyrazole、Type I、Type II）、受迫相位匹配（如準相位匹配、多光子相位匹配、光柵相位匹配、非綫性晶體相位匹配、周期性極化翻轉（PPLN）、電光效應相位匹配、聲光效應相位匹配）以及在光縴中的模式色散補償相位匹配。 非綫性晶體與材料的選擇： 討論不同非綫性晶體（如BBO, LBO, KDP, LiNbO3等）的非綫性係數、透明窗口、損傷閾值、溫度敏感性等特性，以及它們在不同應用中的優缺點。 第二部分：光學非綫性在激光器中的應用 本部分將重點闡述如何將光學非綫性理論應用於實際的激光器設計和性能提升。 非綫性效應在激光增益介質中的作用： 飽和吸收： 討論飽和吸收作為一種非綫性效應，如何用於激光器的模式鎖定，産生超短脈衝。分析不同類型的飽和吸收體（如染料、半導體可飽和吸收鏡(SESAM)、碳納米管、石墨烯等）的工作原理和特性。 受激拉曼散射與布裏淵散射作為增益機製： 探討如何利用SRS和SBS效應在某些介質中實現激光增益，形成拉曼激光器或布裏淵激光器。 非綫性對增益譜的影響： 分析非綫性過程如何改變激光增益介質的吸收和發射譜，從而影響激光器的輸齣波長和帶寬。 非綫性技術實現激光器的特殊功能： 模式鎖定技術： 主動模式鎖定： 簡要介紹聲光、電光調製器用於主動模式鎖定的原理，但重點將放在非綫性模式鎖定。 被動模式鎖定： 深入分析非綫性效應在被動模式鎖定中的核心作用。 Kerr透鏡模式鎖定 (KLM)： 詳細闡述Kerr效應如何形成一個光強依賴的透鏡，並結閤孔徑光闌實現模式鎖定，是産生超快脈衝的關鍵技術。 可飽和吸收體模式鎖定： 再次強調SESAM、碳納米管等飽和吸收體在實現穩定模式鎖定中的重要性，以及其非綫性飽和行為。 色散管理與模式鎖定： 探討色散（包括群速度色散GVD和高階色散HOD）與非綫性效應的相互作用，以及如何通過優化色散來實現穩定的超快脈衝輸齣。 Q開關技術與非綫性： 討論在某些Q開關激光器中，非綫性效應（如自聚焦）可能對器件的損耗和性能産生影響，以及如何控製。 激光頻率轉換： 二次諧波、三次諧波、倍頻和混頻： 詳細介紹利用SHG、THG、以及OPA/OPO等非綫性過程實現激光頻率的倍增或下轉換，獲得特定波長激光的技術，及其在光譜學、醫學、材料加工等領域的應用。 參量激光器 (OPO)： 深入探討OPO作為一種重要的頻率轉換器件，其工作原理、調諧範圍、輸齣特性，以及如何通過不同晶體和泵浦源實現廣泛的波長覆蓋。 非綫性光縴激光器： 光縴中的非綫性效應： 重點分析光縴中長相互作用長度和高光強密度使得非綫性效應尤為顯著，如SPM、XPM、SRS、SBS等。 光縴放大器與脈衝整形： 闡述如何利用光縴的非綫性效應來整形和壓縮激光脈衝，産生超短、高功率脈衝。 光縴參量放大器 (OPCPA)： 介紹OPCPA作為一種高效、寬帶放大技術，其原理和應用。 光縴梳狀光譜： 討論在強光作用下，光縴中産生的非綫性效應如何形成具有等間隔頻率梳的寬帶光譜，及其在精密測量和光譜學中的應用。 高功率激光器中的非綫性效應： 自聚焦效應： 詳細分析高強度激光在介質中傳播時，由於Kerr效應導緻光束聚焦的現象，以及其可能造成的損傷。 激光誘導擊穿 (LIB)： 探討高強激光與物質相互作用，引起材料電離和損傷的非綫性過程。 光束質量退化： 分析非綫性效應（如熱透鏡效應、自聚焦）如何影響激光器的光束質量，以及應對措施。 非綫性光學在激光光譜學中的應用： 非綫性顯微鏡： 介紹二次諧波成像、多光子激發熒光成像等利用非綫性光學原理實現高分辨率、深穿透的生物成像技術。 非綫性光譜技術： 探討受激拉曼光譜 (SERS)、受激布裏淵光譜 (SBS)、多光子吸收光譜等基於非綫性光學效應的光譜分析方法，及其在物質成分分析、結構錶徵中的應用。 第三部分：理論與實驗的結閤 本部分將強調理論計算、模擬與實驗驗證的相互促進作用。 數值模擬方法： 非綫性薛定諤方程 (NLSE)： 介紹描述光在非綫性介質中傳播的基本方程，以及數值求解NLSE（如Split-Step Fourier方法）在模擬SPM、XPM、GVD等非綫性傳播過程中的應用。 有限差分和有限元方法： 討論這些數值方法在求解復雜的非綫性微分方程組，模擬非綫性光學器件中的應用。 濛特卡羅方法： 在某些概率性非綫性過程的模擬中的應用。 實驗測量與錶徵： 非綫性係數的測量： 介紹各種實驗技術，用於精確測量材料的非綫性係數，如SHG效率測量、Z掃描法測量n2和β等。 超快脈衝測量技術： 探討自相關函數測量、頻率分辨光學采樣 (FROG)、光譜相位自乾涉測量 (SPIDER) 等技術，用於錶徵超快激光脈衝的時域和頻域特性。 光譜測量與分析： 介紹各種光譜儀在測量激光輸齣光譜、非綫性散射光譜、諧波光譜等方麵的應用。 前沿研究方嚮與未來展望： 新型非綫性材料的開發： 介紹近年來湧現的具有優異非綫性光學性質的新型材料，如光子晶體、二維材料（石墨烯、MXenes）、有機非綫性晶體等。 人工智能在非綫性光學中的應用： 探討機器學習和人工智能如何用於優化非綫性光學器件的設計、控製非綫性過程，以及加速新材料的發現。 光計算與光信息處理： 展望非綫性光學在構建全光計算邏輯門、實現光信息存儲和處理方麵的潛力。 超快科學與精密測量： 討論非綫性光學在産生和控製極短時間尺度的物理過程，以及實現高精度測量的作用。 本書的編寫旨在提供一個嚴謹、係統且實用的知識體係，幫助讀者深入理解光學非綫性這一迷人而重要的科學領域，並將其應用到不斷發展的激光技術前沿。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在太厚重瞭，我還沒來得及深入翻閱，但光是目錄就讓我感受到瞭其內容的深度和廣度。我之前對半導體激光器的瞭解僅限於一些基礎概念，比如p-n結、能帶結構，以及激光器的基本原理。這本書的書名——“速率方程理論”，光聽上去就充滿瞭挑戰性，讓我意識到要真正理解激光器的工作機製，離不開嚴謹的數學模型和深入的理論推導。下冊的定位，也暗示著它會承接上冊的基礎，深入探討更復雜的動力學行為。我特彆期待書中能夠詳細講解速率方程本身是如何推導齣來的，以及方程中的各項參數分彆代錶瞭什麼物理意義。例如，載流子壽命、光子壽命、增益係數、損耗係數等等，這些都應該在書中得到詳盡的解釋。而且，不同類型的半導體激光器，比如分布反饋（DFB）激光器、量子阱激光器、量子點激光器等，它們在速率方程形式上會有哪些區彆，又如何影響其性能，這都是我迫切想瞭解的。我希望書中能給齣具體的例子和分析，幫助我理解這些差異。雖然我還沒有開始閱讀具體內容，但僅從書的體量和書名，就能感受到它是一部非常有分量的著作，值得我花時間去學習和消化。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛開始接觸半導體激光器領域的研究生，我對理論知識的渴求非常強烈。市麵上關於半導體激光器的書籍不少，但很多都偏重於應用和器件結構，真正能夠深入講解理論基礎的書籍卻不多。這本書的書名“速率方程理論”正是我需要的，它直接點明瞭核心內容。我知道速率方程是描述激光器動力學行為的關鍵工具，掌握它就等於掌握瞭理解激光器如何從“泵浦”狀態轉變為“激光輸齣”狀態的鑰匙。我特彆希望書中能夠從最基本的物理原理齣發，一步步構建齣速率方程，而不是直接給齣現成的方程。這樣我纔能理解方程中每一個項的由來，以及它們所反映的物理過程。例如，光子的産生和消失，載流子的注入和復閤，這些過程如何用微分方程來描述？增益和損耗的來源是什麼？它們又是如何影響激光器的閾值、輸齣功率、光譜特性和動態響應的？我甚至希望能看到一些關於如何數值求解速率方程的介紹，以及這些數值解如何與實驗結果相對應。雖然我還沒讀過這本書，但我對它能夠提供如此深入的理論指導充滿瞭期待，相信它能為我的科研打下堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對半導體激光器的研究已經進行瞭一段時間，但總覺得在理論深度上有所欠缺，尤其是在理解激光器的動態特性方麵。我接觸過一些關於激光器應用的論文，其中經常會提到速率方程，但往往隻是將其作為一個工具來引用，而沒有詳細介紹其推導過程和物理內涵。這本書的書名“半導體激光器速率方程理論(下冊)”讓我覺得它正好能填補我在這方麵的知識空白。我猜想，“下冊”的內容可能會更加深入，涵蓋更復雜的速率方程形式，例如考慮多模效應、空間依賴性、噪聲特性等。我非常感興趣的是，書中是否會涉及到非綫性動力學，比如激光器的模式競爭、混沌現象等，這些都是非常前沿且有趣的研究方嚮。此外，速率方程的參數往往需要通過實驗來擬閤，書中是否會提供一些關於如何測量這些關鍵參數（如激射閾值、微分量子效率、速率常數等）的方法或建議？我對如何將理論模型與實際器件性能聯係起來有很大的疑問，希望這本書能夠給予我清晰的解答。總而言之，我期望這本書能夠提供一個完整、嚴謹的速率方程理論框架，並幫助我更深刻地理解半導體激光器的內在運行機製。

評分☆☆☆☆☆

我對半導體激光器的理論學習一直停留在比較淺顯的層麵，雖然瞭解一些基本概念，但對於其內部工作原理，尤其是動態行為，始終感到模糊不清。這本書的書名“半導體激光器速率方程理論”讓我眼前一亮，因為它直接指嚮瞭我最想深入瞭解的核心理論。我猜測“下冊”的內容會更加深入和專業，可能會包含一些更高級的理論分析。我特彆期待書中能夠詳細闡述速率方程的推導過程，從量子力學和電磁學的基本原理齣發，一步步構建齣描述激光器能量和粒子數隨時間變化的方程。我希望書中能夠清晰地解釋方程中的每一項參數，例如載流子濃度、光子密度、增益係數、損耗係數等，並說明它們之間的相互關係。我還希望書中能夠探討不同工作條件（如泵浦功率、溫度、器件結構等）下速率方程的變化，以及這些變化如何影響激光器的輸齣特性，如閾值電流、斜率效率、調製速率、綫寬等。如果書中還能提供一些相關的數值模擬方法或實驗驗證的案例，那將是對我極大的幫助，能夠讓我更直觀地理解理論與實踐的結閤。

評分☆☆☆☆☆

雖然我還沒有翻閱這本書的具體內容，但僅憑書名和齣版信息，我就對它充滿瞭好奇和期待。作為一名對光電技術感興趣的業餘愛好者，我一直在努力尋找能夠係統性地介紹半導體激光器核心理論的書籍。“速率方程理論”這幾個字，聽上去就非常專業和深入，這正是我所追求的。我希望這本書能夠從最根本的物理原理齣發，詳細講解速率方程是如何建立起來的，以及方程中的每一項都代錶瞭什麼樣的物理過程。例如，載流子的注入、擴散、復閤，光子的産生、傳播、吸收，這些微觀過程是如何宏觀地體現在速率方程中的？我還希望書中能夠清晰地解釋增益和損耗的物理機製，它們是如何影響激光器的閾值特性和輸齣功率的？對於初學者來說，理解這些概念可能會有些睏難，所以我期待書中能夠提供清晰的圖示和生動的類比，幫助我更好地理解抽象的理論。這本書的厚重感也讓我覺得它一定涵蓋瞭豐富的內容，能夠帶我從入門到精通，建立起紮實的理論基礎，讓我能夠更好地理解半導體激光器的各種性能指標和應用場景。