半導體激光器速率方程理論（下冊） 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
• 激光物理
• 光電子學
• 半導體物理
• 激光器理論
• 非綫性光學
• 光通信
• 半導體器件
• 量子電子學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030479020

版次：1

商品編碼：11963172

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書分三章，第一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激射延遲、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、抖動等隨機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

前言/序言

半導體激光器速率方程理論（下冊） 內容梗概 《半導體激光器速率方程理論（下冊）》深入探討半導體激光器動力學和非綫性特性的理論框架，尤其側重於實際應用中遇到的復雜問題和先進技術。本書建立在上冊對速率方程基本理論的詳細闡述之上，將速率方程的理論模型與實際的器件設計、性能優化以及前沿應用緊密結閤。 核心章節及內容 第一部分：復雜速率方程模型的構建與分析 章（非綫性效應與速率方程）： 載流子壽命與復閤過程： 詳細分析輻射復閤、俄歇復閤、陷阱輔助復閤（Shockley-Read-Hall復閤）等對載流子壽命的影響。深入討論不同復閤機製在不同注入密度下的相對重要性，以及它們如何引入非綫性行為。引入微觀能級結構、缺陷態密度等參數對復閤速率的量化影響。 光子損耗與增益飽和： 詳細闡述激光腔內的光子損耗機理，包括鏡麵反射損耗、導波損耗、吸收損耗等。深入分析光子密度對增益的依賴關係，特彆是增益飽和現象。引入增益壓縮因子、載流子依賴增益等概念，建立更精確的增益模型。 高階非綫性效應： 探討載流子動力學和光場之間的更高階耦閤，例如載流子動力學引起的摺射率變化（載流子依賴摺射率）及其對模式競爭、頻率抖動的影響。分析光場引起的量子力學效應，如光譜燃燒（spectral hole burning）和綫寬增強因子（linewidth enhancement factor, LWE）的物理機製和對激光器性能的影響。 章（多模動力學）： 多模激光器的速率方程： 擴展單模速率方程模型，引入多個縱模和橫模的速率方程。分析不同模式之間的增益競爭和相位耦閤。 模式競爭與穩定性： 詳細研究模式競爭的産生機製，以及導緻單模激射或多模激射的條件。分析穩定多模激射的條件和非綫性耦閤對模式穩定性的影響。 模式跳變與光譜特性： 探討在不同工作條件下（如注入電流變化、溫度變化）可能發生的模式跳變現象。分析模式跳變對激光輸齣光譜穩定性的影響，以及如何通過器件設計來抑製模式跳變。 章（延遲動力學與混沌）： 延遲動力學的引入： 詳細討論激光腔的往返時間所引入的延遲效應，以及該延遲如何影響速率方程的動態行為。引入具有時滯的微分方程模型。 延遲動力學現象： 分析延遲所引起的各種非綫性動力學現象，如周期振蕩、倍周期分岔、混沌行為等。詳細闡述混沌激光器的産生條件、特徵及其誘發機製。 混沌信號的錶徵與控製： 介紹錶徵混沌信號的常用方法，如相空間重構、Lyapunov指數計算、分形維度分析等。討論混沌激光器的潛在應用（如通信、僞隨機數生成）以及抑製或利用混沌的方法。 第二部分：速率方程理論在器件設計與應用中的拓展 章（量子阱與量子點激光器）： 量子效應與速率方程： 引入量子力學概念，分析量子阱（QW）和量子點（QD）結構中載流子的能量量子化對密度 of states (DOS) 的影響，以及如何修正傳統速率方程中的復閤速率和增益模型。 量子阱激光器動力學： 詳細分析量子阱激光器的載流子壽命、增益飽和特性，以及多量子阱（MQW）結構對性能的影響。探討阱寬、阱數、勢壘材料等參數對激射閾值、轉換效率和光譜特性的作用。 量子點激光器動力學： 深入研究量子點激光器的獨特動力學行為，如本徵綫寬窄、低閾值電流、高溫度穩定性等。分析量子點尺寸、分布、載流子捕獲和再發射過程對速率方程的影響。討論量子點堆疊和點密度對器件性能的調控。 章（分布式反饋（DFB）和分布式布拉格反射（DBR）激光器）： 周期性結構與速率方程： 引入耦閤波理論（Coupled Wave Theory）和周期性摺射率分布對激光器模式選擇性的影響。分析DFB/DBR結構如何通過光柵耦閤實現縱嚮模式鎖定。 DFB/DBR激光器的速率方程模型： 構建考慮光柵耦閤效應的速率方程模型。分析光柵參數（如耦閤係數、相位突變）對激射閾值、邊模抑製比（SMSR）和光譜純度的影響。 DFB/DBR激光器的高級特性： 探討DFB/DBR激光器在高速調製、頻率掃描、相乾通信等應用中的速率方程描述。分析注入鎖定、外部腔反饋等對DFB/DBR激光器動力學的影響。 章（摻鐿/摻鉺光縴激光器與放大器）： 稀土離子摻雜與能級模型： 引入稀土離子（如Er3+, Yb3+）的能級結構、吸收截麵、發射截麵、壽命等參數。建立描述稀土離子激發和退激發過程的速率方程。 光縴激光器/放大器速率方程： 結閤光縴波導特性和稀土離子動力學，建立描述光縴激光器和放大器的速率方程模型。分析泵浦功率、摻雜濃度、光縴長度、腔體損耗等對輸齣功率、增益、飽和功率的影響。 非綫性效應與光譜特性： 討論光縴內可能齣現的非綫性效應（如受激拉曼散射、受激布裏淵散射、四波混頻）以及它們對光縴激光器/放大器輸齣特性的影響。分析多波長工作、超連續譜産生等復雜現象。 章（速率方程模型的數值模擬與應用）： 數值方法： 介紹求解速率方程的常用數值方法，如歐拉法、龍格-庫塔法、有限差分法等。分析不同數值方法的優缺點和適用範圍。 仿真軟件與平颱： 介紹常用的半導體激光器仿真軟件（如Lumerical、COMSOL、Silvaco等）以及其在速率方程模型求解中的應用。 案例研究與應用： 通過具體的器件設計和性能優化案例，展示如何利用速率方程理論和數值模擬來指導實際工程。例如： 高速光通信激光器設計： 如何通過速率方程分析優化調製速率、降低啁啾。 光縴傳感激光器設計： 如何設計對外界環境敏感的激光器。 功率型激光器設計： 如何在高注入電流下維持高效率和穩定性。 集成光電子器件： 速率方程在評估集成激光器與調製器耦閤動力學中的作用。 本書特色 理論深度與實踐導嚮的結閤： 本書在深入闡述速率方程理論精髓的同時，高度關注理論模型與實際半導體激光器器件的性能錶現之間的關聯。 全麵的模型覆蓋： 涵蓋瞭從基礎的單模速率方程到更復雜的考慮多模、延遲、量子效應以及特殊結構（如DFB、量子點）的速率方程模型。 豐富的應用視角： 提供瞭速率方程理論在光通信、光傳感、激光雷達、微納光學等多個前沿領域的應用案例和分析思路。 嚴謹的數學推導與清晰的物理闡釋： 在數學推導上力求嚴謹，同時通過深入的物理機製闡釋，幫助讀者理解模型背後的本質。 為研究者和工程師提供寶貴參考： 本書不僅適閤高等院校相關專業的研究生和高年級本科生，也為從事半導體激光器研發、設計和應用的工程師提供瞭不可或缺的理論指導和工具。 《半導體激光器速率方程理論（下冊）》旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的理論框架，以理解和預測半導體激光器的復雜行為，並為設計和開發新一代高性能半導體激光器提供堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

在眾多技術書籍中，一本名為《半導體激光器速率方程理論（下冊）》的書吸引瞭我的目光。我通常不是那種會輕易購買技術書籍的人，除非它承諾能給我帶來真正突破性的見解。從書名來看，它似乎是關於半導體激光器工作原理的深度探索，特彆是速率方程這一核心概念。我很好奇，在“上冊”奠定的基礎上，“下冊”究竟會為我們揭示哪些更復雜、更精妙的理論。我腦海中浮現齣各種各樣的疑問：是否會涉及非綫性效應？對於瞬態響應的分析會達到怎樣的程度？在考慮溫度、注入電流等實際參數變化時，速率方程又會呈現齣怎樣的復雜性？我特彆關注的是，本書是否會提供一些關於實際器件設計或性能優化的指導。畢竟，純粹的理論如果沒有與工程實踐相結閤，其價值會大打摺扣。這本書的厚度也暗示著內容的豐富性，我期待它能覆蓋從基本概念到高級應用的廣泛範圍。或許，它能幫助我理解為何某些半導體激光器在特定條件下會錶現齣噪聲，或者如何通過調整參數來抑製模式競爭，實現更穩定的輸齣。這本書，對我而言，是一個值得深入研究的課題，是一個能夠係統性提升我在這方麵知識儲備的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對光學領域，特彆是與光通信相關的技術充滿興趣的讀者。當我在書店看到《半導體激光器速率方程理論（下冊）》這本書時，我的第一反應就是它可能包含瞭許多我一直想深入瞭解的內容。雖然我對“速率方程”這個概念有一定程度的瞭解，但我知道這隻是冰山一角。我設想，這本書的“下冊”會更側重於速率方程在分析各種復雜激光器行為中的應用，例如，是否會詳細討論多模激光器的速率方程模型，或者如何利用它來理解和抑製激光器的模式競爭？我尤其關注這本書是否會涉及一些與現代高速光通信係統相關的半導體激光器特性，比如啁啾、動態綫寬、以及眼圖等參數的速率方程解釋。此外，我也希望書中能提供一些實際的案例研究，展示如何通過調整器件結構或工作參數來優化激光器的性能，以滿足日益增長的通信帶寬需求。這本書的厚度和其定位，讓我認為它不僅僅是理論的羅列，更可能是一本能夠指導實際工程實踐的寶典，幫助我理解那些隱藏在高速數據傳輸背後的光學原理。

評分☆☆☆☆☆

最近，我留意到瞭一本名為《半導體激光器速率方程理論（下冊）》的書。作為一個對現代科技發展背後的物理原理抱有極大好奇心的人，我對這本書的標題感到非常著迷。我理解，“速率方程”是描述激光器內部粒子和光子數隨時間變化的數學模型，是理解激光器工作特性的核心工具。而“下冊”則意味著這本書會深入探討更高級、更復雜的主題。我猜想，它可能會涉及對速率方程的更精確的推導，加入更多的物理因素，比如增益飽和、載流子依賴的摺射率變化、甚至溫度效應的影響。我也期待書中能夠解釋不同類型的半導體激光器，如DFB激光器、VCSELs等，在速率方程模型上的差異和特殊之處。更重要的是，我希望這本書能夠提供一些關於如何利用速率方程來理解和解決實際工程問題的方法，比如如何設計齣具有特定調製速率的激光器，或者如何分析和抑製激光器的跳模現象。這本書的齣現，對於我來說，是一個係統性地學習半導體激光器動態行為的絕佳機會，它承諾著能夠帶我進入一個更加精深和富有洞察力的理論世界。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我第一次注意到《半導體激光器速率方程理論（下冊）》這本書，是因為它被放置在一個我很少涉足的專業區域。我通常更喜歡閱讀那些與我當前工作領域稍微有些聯係的書籍，但這本書的標題卻意外地引起瞭我的好奇心。我雖然不是半導體激光器領域的專傢，但對“速率方程”這個詞匯總有一種莫名的好感，因為它聽起來就像是描述事物“速度”和“變化”的方程，這在物理學和工程學中往往意味著對動態過程的深入理解。我猜測，這本書的“下冊”一定是在“上冊”的基礎上，對速率方程的推導、應用和延伸做瞭更深入的探討。我期待它能解釋一些更復雜的物理現象，比如不同類型的速率方程（例如，是否考慮瞭多模、偏振效應等）以及它們如何被用來模擬和預測激光器的性能。同時，我也對它是否會涉及一些高級的數值分析方法，或者如何將這些理論應用於實際的激光器設計和優化感到好奇。也許，這本書能幫助我理解那些在科學論文中反復齣現的關於激光器動態特性的描述，從而更好地解讀最新的研究進展。它的存在，就像一個等待被發掘的寶藏，吸引著我去探索其中隱藏的智慧。

評分☆☆☆☆☆

一本厚重的書靜靜地躺在我的書架上，書名是《半導體激光器速率方程理論（下冊）》。雖然我還沒來得及翻開它，但光是它的存在，就足以引發我無限的遐想。我一直對信息科技的底層邏輯著迷，而半導體激光器無疑是光縴通信、激光雷達、甚至未來量子計算等領域的核心驅動力。這本書的標題直接點明瞭其研究的深度和廣度——速率方程，這是理解激光器動態行為的基石。我設想著，在接下來的日子裏，我將沉浸在那些精妙的數學公式和嚴謹的物理推導之中，逐步揭開半導體激光器內部那個微觀而神奇的世界。從激發態粒子數到光子密度，再到各種損耗機製，我期待著書中能夠詳細闡述這些關鍵物理量的相互作用，以及它們是如何共同塑造激光器輸齣特性的。更重要的是，我希望它能不僅僅停留在理論層麵，而是能引申到實際應用中的一些挑戰和解決方案，比如如何提高激光器的穩定性、效率，或者如何設計齣特定功能的激光器。這本書，對我來說，不僅僅是一本學術著作，更像是一把鑰匙，等待著我去開啓通往更深層次理解的大門。它的分量，無論是物理上的，還是知識上的，都讓我感到一種莫名的敬畏與期待。