半导体激光器理论基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杜宝勋 著

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• 半导体激光器
• 激光物理
• 光电子学
• 半导体物理
• 光通信
• 激光技术
• 器件物理
• 光学
• 材料科学
• 量子电子学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030292810

版次：1

商品编码：12130264

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-01-01

用纸：胶版纸

页数：185

字数：234000

正文语种：中文

内容简介

　　《半导体激光器理论基础》针对半导体激光器，强调其理论基础和理论的系统性。主要内容包括：光增益理论、光波导理论、谐振腔理论、半导体发光、速率方程分析和典型半导体激光器的理论。
　　《半导体激光器理论基础》可以作为光电子专业研究生课程的试用教材，也可以供相关专业的教师和科技人员参考。

内页插图

目录

前言
第1章 光增益经典理论
1．1 电磁波
1．1．1 波动方程
1．1．2 光学常数
1．1．3 平面波
1．1．4 光强度
1．1．5 相速度和群速度
1．2 介质电极化
1．2．1 洛伦茨模型
1．2．2 复电极化率
1．2．3 K-K关系
1．2．4 自由电子的贡献
1．2．5 振子强度
1．3 激光
1．3．1 光增益和光吸收
1．3．2 折射率
1．3．3 兰姆方程
1．3．4 激光条件
参考文献

第2章 光增益量子理论
2．1 电子和光子
2．1．1 微观粒子
2．1．2 电子
2．1．3 光子
2．2 电子光跃迁
2．2．1 与时间有关的微扰
2．2．2 跃迁概率
2．2．3 矩阵元
2．3 光吸收和光发射
2．3．1 光吸收概率
2．3．2 爱因斯坦公式
2．3．3 能带间的跃迁
2．4 密度矩阵分析
2．4．1 密度矩阵
2．4．2 线性电极化
2．4．3 光增益饱和
2．4．4 振子速率方程
参考文献

第3章 半导体发光
3．1 半导体
3．1．1 能带
3．1．2 载流子密度
3．1．3 载流子复合
3．1．4 载流子注入
3．2 异质结构
3．2．1 异质结
3．2．2 双异质结构
3．2．3 晶格匹配
3．3 发光性质
3．3．1 k选择条件
……
第4章 光波导
第5章 谐振腔
第6章 速率方程分析
第7章 半导体激光器

《光电材料的量子力学基础》 内容简介： 《光电材料的量子力学基础》是一本深入探讨光电材料微观世界行为的学术专著。本书旨在为读者提供一个扎实的量子力学框架，用以理解和分析各种光电材料的特性。本书不对任何具体的激光器技术进行详细阐述，而是将重点放在支撑这些技术的更为基础的物理原理上，即材料本身的量子力学性质如何影响其与光的相互作用。 本书的第一部分，“原子与分子中的量子世界”，为理解更复杂的固体材料奠定了基础。我们从量子力学的基本原理出发，介绍量子数、波函数、薛定谔方程及其在单电子原子模型中的应用。读者将学习到电子在原子轨道中的分布规律，理解原子光谱的产生机制，以及泡利不相容原理如何决定了多电子原子的电子排布。随后，我们将目光转向分子，探讨共价键、离子键的形成，分子轨道理论，以及由此产生的分子光谱。这些基础知识对于理解掺杂杂质在半导体材料中的行为至关重要，因为杂质原子在材料中也扮演着类似孤立原子的角色，其电子能级会影响材料的吸收和发射特性。 第二部分，“固体中的量子力学：能带理论”，是本书的核心内容之一，也是理解所有固态光电材料的关键。我们将从晶体的周期性势场出发，系统地推导布拉格衍射条件与电子波动的关系，最终引出晶体中的电子能带结构。读者将深入理解能带的形成机制，区分价带、导带和禁带，并理解它们的宽度和间隙如何决定材料的导电性。本书将详细介绍不同类型材料的能带结构：金属、绝缘体和半导体。对于半导体，我们将重点分析其独特的能带特性，包括直接带隙和间接带隙的区别，以及它们的能带倾斜和有效质量的概念。这些概念直接关联到电子和空穴在材料中的输运行为，以及它们与光子相互作用的效率。我们还会讨论能带理论在解释掺杂、缺陷对半导体性能影响方面的强大威力。 第三部分，“光与物质的相互作用：量子化视角”，将把量子力学的理论与光子这一量子粒子联系起来。我们将介绍光子作为量子化能量载体的概念，以及电磁场的量子化。随后，我们将深入探讨光与电子在半导体材料中的基本相互作用过程：吸收、自发辐射和受激辐射。对于吸收过程，我们将分析光子能量与材料带隙的关系，解释不同波长光被吸收的原因，以及吸收截面的概念。对于辐射过程，我们将详细阐述自发辐射和受激辐射的量子力学描述，强调受激辐射在放大光信号过程中的核心作用。我们将引入偶极跃迁的选择定则，解释为什么某些跃迁更易发生，而另一些则被禁止。这部分内容为理解光电材料的发光和吸收机理提供了微观的量子解释。 第四部分，“半导体中的载流子动力学”，将聚焦于半导体材料中电子和空穴的运动及其行为。我们将讨论载流子的产生机制，包括热激发和光激发。随后，我们将深入分析载流子的输运现象，包括漂移和扩散。本书将详细阐述载流子的弛豫过程，包括声子散射、杂质散射以及电子-电子散射，解释这些散射机制如何影响载流子的平均自由程和迁移率。我们还会讨论载流子的复合过程，区分直接复合和间接复合（如俄歇复合和缺陷辅助复合），并分析复合速率对光电材料性能的影响。特别地，我们将讨论少数载流子的扩散长度，以及它在光电器件性能中的重要性。 第五部分，“量子阱与低维结构的光电特性”，将带领读者进入现代光电材料研究的前沿。本书将介绍量子限制效应，即当材料尺寸减小到德布罗╦波长量级时，电子和空穴的能级会发生量子化。我们将详细分析一维（量子线）、二维（量子阱）和零维（量子点）结构中电子和空穴的能带结构变化，理解其能级简并的消失以及能隙的展宽。我们将深入探讨这些低维结构对光吸收和发射特性的影响，例如吸收峰的锐化、发射光谱的蓝移以及效率的提升。本书还将讨论量子点在颜色调控、高效率发光等方面的独特优势，以及量子阱在激光器、LEDs等器件中的广泛应用潜力。 第六部分，“杂质与缺陷对光电材料的影响”，将深入探讨材料中的微观缺陷是如何深刻地影响其宏观光电性能的。我们将区分浅能级杂质和深能级杂质，解释它们如何作为给体或受体来调控半导体的导电类型和载流子浓度。我们将进一步探讨深能级杂质和晶体缺陷（如空位、间隙原子、位错）对光电材料的负面影响，包括它们作为复合中心，降低载流子寿命和器件效率，以及可能引起的额外吸收或散射。本书将介绍表征这些杂质和缺陷的常用实验技术，以及如何通过材料生长和处理来控制其数量和影响。 《光电材料的量子力学基础》是一本严谨的学术著作，适合高等院校的本科生、研究生以及从事光电材料研究的科研人员阅读。通过本书的学习，读者将能够深刻理解光电材料在原子、分子、固体晶体、低维结构中的量子行为，从而为进一步研究和设计高性能的光电器件奠定坚实的理论基础。本书聚焦于基础物理原理，避免了对具体器件实现的详细描述，而是提供了理解所有光电器件工作原理的“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

让我惊喜的是，这本书在理论的严谨性之外，还融入了对实际应用的深入思考。它不仅仅停留在“纸上谈兵”，而是将理论知识与现实世界的应用场景紧密结合。书中通过大量的图示和案例，展示了不同类型的半导体激光器如何在光纤通信、条形码扫描、激光打印、甚至医疗诊断等领域发挥着至关重要的作用。我尤其对其中关于激光器稳定性、寿命以及温控等实际工程问题的讨论印象深刻，这些都是在实际应用中必须面对的关键挑战。作者并没有回避这些复杂性，而是提供了一些切实可行的解决方案和优化思路，让我看到了理论与实践之间完整的连接。这本书就像一位经验丰富的工程师，不仅为我描绘了理论蓝图，还指导我如何将这些理论变为现实，并解决实际应用中可能遇到的各种技术难题。它让我明白，理解半导体激光器，不仅仅是掌握物理原理，更要掌握如何将其转化为能够改变世界的实用技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一场关于光与物质奇妙交互的史诗级探索！我一直对激光器如何将电能转化为高度集中的光束感到好奇，而《半导体激光器理论基础》就像是一扇通往这扇大门的钥匙。它没有停留在简单的原理介绍，而是深入剖析了半导体材料的能带结构，电子-空穴对的产生与复合机制，以及这些微观过程如何最终催生出相干光。作者用一种非常直观的方式解释了量子力学在激光器工作原理中的核心作用，比如能级跃迁、粒子数反转、受激发射这些概念，在我脑海中构建出了清晰的图像。更让我惊叹的是，书中对不同类型的半导体激光器，如p-n结激光器、量子阱激光器、量子点激光器等，都进行了详细的阐述。每个类型的激光器都有其独特的结构设计和工作特点，而这本书就像一位博学的向导，带领我逐一领略它们的风采。我尤其喜欢其中关于光腔和反馈机制的论述，它揭示了如何通过巧妙的光学设计来增强激光的相干性和方向性，这一点对于理解激光器的性能至关重要。虽然书中涉及不少数学公式和物理概念，但作者的讲解非常有条理，循序渐进，让我这个初学者也能逐渐跟上思路，感受到其中的精妙之处。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己仿佛站在了微观世界的舞台中央，亲眼见证了电子在半导体材料中跳跃、碰撞，最终化身为璀璨光芒的整个过程。这本书并非枯燥的技术手册，而更像是一部引人入胜的科普读物，将深奥的物理理论以一种易于理解的方式呈现出来。它从最基础的半导体物理学讲起，循序渐进地引入了激光器的工作原理，例如光子的产生、放大以及光腔的构建。我尤其欣赏书中关于“阈值电流”的解释，这个概念对于理解激光器何时开始发出激光至关重要，书中将其描述得非常生动，仿佛能感受到电流一点点积聚，最终触发那场“光之革命”。此外，关于激光器的光谱特性、效率以及可靠性等方面的讨论，也让我对这些看似神奇的设备有了更深刻的认识。它不仅仅是告诉我们“是什么”，更进一步解释了“为什么”和“如何”，填补了我之前对这类精密器件的认知空白。读这本书的过程，本身就是一种享受，它激发了我对光电子学领域的浓厚兴趣，让我开始思考未来在通信、医疗、工业等各个领域，半导体激光器将会扮演怎样的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

我之前对半导体激光器一直有一种模糊的认识，认为它只是一个能够发光的“小盒子”。然而，在阅读了《半导体激光器理论基础》之后，我的认知发生了颠覆性的改变。这本书就像一位技艺精湛的魔术师，为我揭示了那些看似寻常的光芒背后隐藏的令人惊叹的科学原理。它从最基本的半导体材料特性讲起，一步步深入到量子力学的层面，解释了电子和光子是如何在微观世界中相互作用，最终协同完成“发光”这一神奇过程。我尤其欣赏书中关于“粒子数反转”和“受激发射”的生动阐述，这些概念对于理解激光器与普通光源的本质区别至关重要，书中通过形象的比喻和图示，让我对这些抽象的概念有了清晰的把握。此外，书中关于不同激光器结构的对比分析，也让我认识到，微小的结构差异可以带来巨大的性能飞跃。这本书不仅提升了我作为读者的知识储备，更重要的是，它点燃了我对探索未知科学世界的强烈好奇心，让我开始期待未来能够亲手设计和制造出更先进的激光器。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象是它在理论深度上的极致追求。作者并没有满足于对半导体激光器表面的介绍，而是扎根于其最核心的物理机制，深入浅出地剖析了其内在的运作逻辑。从晶体管的PN结特性，到载流子注入与复合，再到受激辐射与光放大，每一个环节都经过了严谨的数学推导和物理论证。书中对各种物理参数，如能量带隙、折射率、增益系数等，在激光器性能中的影响进行了详尽的分析，这对于理解不同材料和结构如何影响激光器的输出特性至关重要。我特别喜欢书中关于“光学谐振腔”部分的论述，它详细阐述了腔体设计、反射镜选择以及谐振模式对激光输出稳定性和单色性的影响。这部分内容让我认识到，一个优秀的激光器不仅仅依赖于半导体材料本身，更需要精巧的光学和结构设计来协同工作。虽然其中包含了不少专业术语和复杂的公式，但作者的行文逻辑清晰，注释详尽，使得即便是非专业背景的读者，也能从中汲取到宝贵的知识。读完后，我对半导体激光器的本质有了全新的认识，仿佛能洞察到隐藏在光束背后的那些精密而和谐的物理规律。