{RT}半导体激光器速率方程理论:下册-郭长志 科学出版社 9787030479020 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭长志 著

图书标签:

• 半导体激光器
• 速率方程
• 激光物理
• 光电子学
• 郭长志
• 科学出版社
• 9787030479020
• 物理学
• 光学
• 通信技术

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030479020

商品编码：29736394261

包装：圆脊精装

出版时间：2016-06-01

图书基本信息
图书名称	半导体激光器速率方程理论:下册	作者	郭长志
定价	138.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030479020	出版日期	2016-06-01
字数		页码
版次	1	装帧	圆脊精装

内容简介

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

作者简介

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目录

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文摘

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序言

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《半导体激光器速率方程理论：下册》是一部深入探讨半导体激光器工作机理的学术著作。本书在承接上册理论基础的同时，聚焦于更为复杂和前沿的速率方程模型及其在各类半导体激光器设计、分析和应用中的实际体现。全书以严谨的物理理论为框架，以清晰的数学推导为工具，旨在为读者构建一个全面而深刻的半导体激光器速率方程理论体系。 核心内容概述： 本书的精髓在于对半导体激光器速率方程的深入剖析，尤其侧重于对复杂光腔结构、非线性效应以及多模竞争等关键问题的理论建模和分析。它并非简单罗列公式，而是通过层层递进的逻辑，引导读者理解这些方程如何精确地描述了激光器的动态行为，包括瞬态响应、稳态输出、模式选择、噪声特性以及各种非线性现象。 重点章节解析： 光腔的复杂性与速率方程的演进： 这一部分详细探讨了不同光腔结构对速率方程的影响。例如，对于具有分布式反馈（DFB）结构的激光器，其内置的衍射光栅会引入额外的相位和耦合项，使得速率方程模型需要进行相应的修改和扩展，以准确反映光场的空间分布和反馈机制。书中会详细推导包含布拉格条件、耦合系数等关键参数的速率方程，并分析这些参数如何影响激光器的模式选择性和阈值特性。此外，对于具有多个耦合腔的激光器，如多段式DFB激光器或耦合腔激光器，书中会建立更复杂的速率方程组，用于分析腔间耦合强度、相干性对激光输出特性的影响，以及如何利用耦合腔效应实现模式锁定或展宽。 非线性效应的建模与速率方程： 半导体激光器在工作过程中会表现出多种非线性效应，如载流子浓度的饱和、增益饱和、折射率的载流子依赖性等。本书将深入研究这些非线性效应对速率方程的影响。例如，增益饱和效应会使得激光器的输出功率不再与泵浦强度呈线性关系，书中会推导包含增益饱和项的速率方程，并分析其对稳态输出特性和动态响应的影响。折射率的载流子依赖性，即克尔效应，会引起激光器频率的载流子依赖性调制，这在通信系统中尤为重要。本书会推导包含此效应的速率方程，并讨论其在激光器频率稳定性、调制速度以及外腔激光器中的作用。此外，书中还会探讨温度效应、自发辐射增强效应等对速率方程的修正，以及如何通过这些修正来更精确地预测激光器的实际性能。 多模竞争与模式选择机理： 在许多实际应用中，半导体激光器会产生多个纵模或横模。理解和控制多模竞争是获得单模激光输出的关键。本书将深入分析多模竞争的速率方程模型。书中会介绍如何在基本速率方程的基础上引入额外的方程来描述不同模式之间的增益竞争、相位耦合以及模式锁定等现象。对于DFB激光器，书中会详细分析衍射光栅如何通过分布式反射来抑制非目标模式的增殖，从而实现单模输出，并推导相应的多模速率方程，用于量化模式选择能力。对于DFB激光器以外的其他类型激光器，如FP（法布里-珀罗）腔激光器，书中会分析腔损耗、增益谱宽等因素如何影响模式的稳定性，以及如何通过改变腔长、反射率等参数来调控模式竞争。 量子动力学与速率方程的联系： 虽然速率方程是一种宏观描述，但其根本来源是微观的量子力学过程。本书会在适当的章节中，将速率方程的各个参数（如增益系数、寿命等）与其背后的量子力学过程联系起来，例如，分析载流子与光子相互作用的玻尔兹曼统计和费米-狄拉克统计模型，以及这些模型如何影响速率方程中的系数。此外，本书还会探讨如何将更精细的量子光学模型（如量子主方程）与速率方程进行对接，尤其是在研究激光器中的量子噪声和相干性时，这种联系显得尤为重要。 新型半导体激光器与速率方程的应用： 随着半导体激光器技术的不断发展，涌现出许多新型结构和应用。本书将介绍如何运用速率方程理论来分析和设计这些新型激光器。例如，对于量子点激光器，其离散的能级结构和强烈的量子限制效应会对速率方程产生显著影响，书中会讨论如何修正速率方程以适应量子点激光器的特性。对于分布式布拉格反射器（DBR）激光器、量子级联激光器（QCLs）以及光子晶体激光器，书中会根据其独特的结构和工作原理，推导出相应的速率方程模型，并分析这些模型在预测激光器性能、优化设计参数方面的作用。 理论深度与实践价值： 本书的理论深度体现在其对速率方程的数学推导严谨细致，对物理概念的阐释深刻透彻。它不仅仅是理论公式的堆砌，更是对物理过程的深入理解和数学表达。每一项修正、每一个附加项的引入，都有其明确的物理意义和数学依据。 同时，本书的实践价值也体现在其紧密的联系。书中不乏对典型激光器结构和实际测量结果的分析，使读者能够将理论模型与实际应用相结合。通过速率方程的仿真计算，可以预测激光器的输出功率、光谱特性、调制响应等关键参数，为激光器的设计、优化和故障诊断提供重要的理论指导。例如，在通信领域，精确的速率方程模型可以帮助工程师设计出具有更高调制速率、更低噪声的激光器；在传感领域，则可以优化激光器的频率稳定性以实现更精确的测量。 学习本书的益处： 构建完整的理论框架： 掌握速率方程的完整体系，理解半导体激光器从微观粒子行为到宏观光输出的能量转换过程。 深入理解激光器动力学： 能够深刻理解激光器的瞬态响应、稳态行为、模式特性以及各种非线性现象的物理根源。 掌握激光器设计与优化能力： 能够利用速率方程理论，分析现有激光器的性能瓶颈，并提出优化设计方案，甚至指导新结构激光器的开发。 提升分析与解决问题的能力： 面对复杂的激光器问题，能够运用速率方程模型进行定性或定量的分析，找到问题的症结所在，并提出有效的解决方案。 为前沿研究奠定基础： 为进一步研究量子光学、非线性光学、光通信、光传感等相关领域的先进技术打下坚实的理论基础。 总而言之，《半导体激光器速率方程理论：下册》是一部面向研究人员、工程技术人员以及高年级本科生和研究生的重要参考书。它以一种系统、深入、实用的方式，将复杂的半导体激光器理论呈现在读者面前，是理解和掌握半导体激光器核心技术不可或缺的工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格趋于冷静、客观，几乎没有带有感情色彩的修饰词，完全专注于信息和逻辑的传递。但正是这种极致的客观性，反而营造出一种引人入胜的学术氛围。它仿佛在对读者说：“这是经过时间检验的真理，请你用逻辑和数学来验证它。” 这种挑战性是吸引人的。我特别欣赏作者在处理那些边缘或不稳定的工作点时的谨慎态度，没有轻易下结论，而是详尽分析了不同参数区域下的适用性和局限性。这种科学的审慎态度，对于培养严谨的科研精神具有潜移默化的教育意义。它迫使读者不仅要学习“是什么”，更要思考“在什么条件下才是正确的”，这无疑是构建强大理论框架的基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受是，它完全是以研究者的视角来撰写的，目标读者显然是那些不满足于停留在应用层面，而渴望理解“为什么”和“如何精确建模”的专业人士。它的行文逻辑是自洽且高度形式化的，每一个假设、每一定义都经过了严格的论证。对于初学者来说，可能需要一些辅助材料来打通最初的关节，但对于已经有一定基础的人来说，这本书就像是一把开启更高阶理论大门的钥匙。特别是关于模式竞争和稳定性分析的部分，其处理方式之细致和全面，远超我预期的标准。它不是在教授“如何使用”激光器，而是在传授“如何设计和预测”激光器的复杂行为，这种高维度的思维训练，对于提升一个科研人员的理论素养是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格极其内敛，但字里行间透露出一种老派科学家的沉稳和对细节的偏执。它不是那种追求花哨图表或简化模型的读物，而是倾向于提供最本质的、最可靠的理论基石。我发现自己不得不放慢阅读速度，很多地方需要反复咀嚼，才能真正领会其中蕴含的物理精髓。这种“慢读”的体验，反而带来了一种知识被扎实固化的满足感。它要求读者具备一定的数学功底和物理直觉，但回报是巨大的——一旦跨过那道门槛，原本晦涩难懂的激光器动态行为，在你眼中就变得清晰可辨了。它更像是一部详尽的“操作手册”，指导你如何构建和理解一个复杂的物理系统，而非仅仅罗列公式。这种对理论深度和准确性的执着追求，在当前快节奏的科研环境中显得尤为可贵。

评分☆☆☆☆☆

这部著作在内容组织上展现出一种深邃而严谨的学术风貌。作者显然投入了大量心血来构建一个逻辑严密的理论框架，从基础的物理原理出发，层层递进，将复杂的半导体激光器动力学现象逐步剖析。阅读过程中，我能清晰地感受到作者对于推导过程的耐心和对概念定义的精确把握。他没有满足于仅仅给出最终的方程形式，而是深入探究了每一步数学推导背后的物理直觉。尤其是在处理非线性效应和噪声对光子统计特性的影响时，书中展现出的深度令人印象深刻。那种将抽象的数学模型与实际的器件性能紧密联系起来的能力，是区分一般教科书和真正具有指导意义的学术专著的关键所在。它似乎在试图为读者构建一个从微观量子效率到宏观输出功率波动的完整认知链条，这种系统性的方法论，对于任何想在这一领域进行深入研究的人来说，都是宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

从排版和插图的编排来看，出版方的专业性也得到了充分体现。那些精心绘制的示意图和曲线图，虽然看起来朴素，但它们精确地捕捉了理论模型下的关键物理场景。我注意到，很多关键的分析，都是通过巧妙地结合文字论述和图形展示来完成的，这种互补性极大地增强了理解的效率。例如，在讨论不同注入电流下激光器的阈值行为时，图表的对比直观地揭示了理论预测的精妙之处。此外，书中的参考文献体系也显得非常扎实，显示出作者深厚的学术积累和对领域内重要文献的全面掌握。这本书不仅仅是在介绍知识，更像是在梳理一个学科领域的发展脉络，让人能站在巨人的肩膀上去审视当前的研究前沿，体会到一种历史的厚重感。