半導體激光器理論基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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杜寶勛 著

圖書標籤:

• 半導體激光器
• 激光物理
• 光電子學
• 半導體物理
• 光通信
• 激光技術
• 器件物理
• 光學
• 材料科學
• 量子電子學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030292810

版次：1

商品編碼：12130264

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-01-01

用紙：膠版紙

頁數：185

字數：234000

正文語種：中文

內容簡介

　　《半導體激光器理論基礎》針對半導體激光器，強調其理論基礎和理論的係統性。主要內容包括：光增益理論、光波導理論、諧振腔理論、半導體發光、速率方程分析和典型半導體激光器的理論。
　　《半導體激光器理論基礎》可以作為光電子專業研究生課程的試用教材，也可以供相關專業的教師和科技人員參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 光增益經典理論
1．1 電磁波
1．1．1 波動方程
1．1．2 光學常數
1．1．3 平麵波
1．1．4 光強度
1．1．5 相速度和群速度
1．2 介質電極化
1．2．1 洛倫茨模型
1．2．2 復電極化率
1．2．3 K-K關係
1．2．4 自由電子的貢獻
1．2．5 振子強度
1．3 激光
1．3．1 光增益和光吸收
1．3．2 摺射率
1．3．3 蘭姆方程
1．3．4 激光條件
參考文獻

第2章 光增益量子理論
2．1 電子和光子
2．1．1 微觀粒子
2．1．2 電子
2．1．3 光子
2．2 電子光躍遷
2．2．1 與時間有關的微擾
2．2．2 躍遷概率
2．2．3 矩陣元
2．3 光吸收和光發射
2．3．1 光吸收概率
2．3．2 愛因斯坦公式
2．3．3 能帶間的躍遷
2．4 密度矩陣分析
2．4．1 密度矩陣
2．4．2 綫性電極化
2．4．3 光增益飽和
2．4．4 振子速率方程
參考文獻

第3章 半導體發光
3．1 半導體
3．1．1 能帶
3．1．2 載流子密度
3．1．3 載流子復閤
3．1．4 載流子注入
3．2 異質結構
3．2．1 異質結
3．2．2 雙異質結構
3．2．3 晶格匹配
3．3 發光性質
3．3．1 k選擇條件
……
第4章 光波導
第5章 諧振腔
第6章 速率方程分析
第7章 半導體激光器

《光電材料的量子力學基礎》 內容簡介： 《光電材料的量子力學基礎》是一本深入探討光電材料微觀世界行為的學術專著。本書旨在為讀者提供一個紮實的量子力學框架，用以理解和分析各種光電材料的特性。本書不對任何具體的激光器技術進行詳細闡述，而是將重點放在支撐這些技術的更為基礎的物理原理上，即材料本身的量子力學性質如何影響其與光的相互作用。 本書的第一部分，“原子與分子中的量子世界”，為理解更復雜的固體材料奠定瞭基礎。我們從量子力學的基本原理齣發，介紹量子數、波函數、薛定諤方程及其在單電子原子模型中的應用。讀者將學習到電子在原子軌道中的分布規律，理解原子光譜的産生機製，以及泡利不相容原理如何決定瞭多電子原子的電子排布。隨後，我們將目光轉嚮分子，探討共價鍵、離子鍵的形成，分子軌道理論，以及由此産生的分子光譜。這些基礎知識對於理解摻雜雜質在半導體材料中的行為至關重要，因為雜質原子在材料中也扮演著類似孤立原子的角色，其電子能級會影響材料的吸收和發射特性。 第二部分，“固體中的量子力學：能帶理論”，是本書的核心內容之一，也是理解所有固態光電材料的關鍵。我們將從晶體的周期性勢場齣發，係統地推導布拉格衍射條件與電子波動的關係，最終引齣晶體中的電子能帶結構。讀者將深入理解能帶的形成機製，區分價帶、導帶和禁帶，並理解它們的寬度和間隙如何決定材料的導電性。本書將詳細介紹不同類型材料的能帶結構：金屬、絕緣體和半導體。對於半導體，我們將重點分析其獨特的能帶特性，包括直接帶隙和間接帶隙的區彆，以及它們的能帶傾斜和有效質量的概念。這些概念直接關聯到電子和空穴在材料中的輸運行為，以及它們與光子相互作用的效率。我們還會討論能帶理論在解釋摻雜、缺陷對半導體性能影響方麵的強大威力。 第三部分，“光與物質的相互作用：量子化視角”，將把量子力學的理論與光子這一量子粒子聯係起來。我們將介紹光子作為量子化能量載體的概念，以及電磁場的量子化。隨後，我們將深入探討光與電子在半導體材料中的基本相互作用過程：吸收、自發輻射和受激輻射。對於吸收過程，我們將分析光子能量與材料帶隙的關係，解釋不同波長光被吸收的原因，以及吸收截麵的概念。對於輻射過程，我們將詳細闡述自發輻射和受激輻射的量子力學描述，強調受激輻射在放大光信號過程中的核心作用。我們將引入偶極躍遷的選擇定則，解釋為什麼某些躍遷更易發生，而另一些則被禁止。這部分內容為理解光電材料的發光和吸收機理提供瞭微觀的量子解釋。 第四部分，“半導體中的載流子動力學”，將聚焦於半導體材料中電子和空穴的運動及其行為。我們將討論載流子的産生機製，包括熱激發和光激發。隨後，我們將深入分析載流子的輸運現象，包括漂移和擴散。本書將詳細闡述載流子的弛豫過程，包括聲子散射、雜質散射以及電子-電子散射，解釋這些散射機製如何影響載流子的平均自由程和遷移率。我們還會討論載流子的復閤過程，區分直接復閤和間接復閤（如俄歇復閤和缺陷輔助復閤），並分析復閤速率對光電材料性能的影響。特彆地，我們將討論少數載流子的擴散長度，以及它在光電器件性能中的重要性。 第五部分，“量子阱與低維結構的光電特性”，將帶領讀者進入現代光電材料研究的前沿。本書將介紹量子限製效應，即當材料尺寸減小到德布羅╦波長量級時，電子和空穴的能級會發生量子化。我們將詳細分析一維（量子綫）、二維（量子阱）和零維（量子點）結構中電子和空穴的能帶結構變化，理解其能級簡並的消失以及能隙的展寬。我們將深入探討這些低維結構對光吸收和發射特性的影響，例如吸收峰的銳化、發射光譜的藍移以及效率的提升。本書還將討論量子點在顔色調控、高效率發光等方麵的獨特優勢，以及量子阱在激光器、LEDs等器件中的廣泛應用潛力。 第六部分，“雜質與缺陷對光電材料的影響”，將深入探討材料中的微觀缺陷是如何深刻地影響其宏觀光電性能的。我們將區分淺能級雜質和深能級雜質，解釋它們如何作為給體或受體來調控半導體的導電類型和載流子濃度。我們將進一步探討深能級雜質和晶體缺陷（如空位、間隙原子、位錯）對光電材料的負麵影響，包括它們作為復閤中心，降低載流子壽命和器件效率，以及可能引起的額外吸收或散射。本書將介紹錶徵這些雜質和缺陷的常用實驗技術，以及如何通過材料生長和處理來控製其數量和影響。 《光電材料的量子力學基礎》是一本嚴謹的學術著作，適閤高等院校的本科生、研究生以及從事光電材料研究的科研人員閱讀。通過本書的學習，讀者將能夠深刻理解光電材料在原子、分子、固體晶體、低維結構中的量子行為，從而為進一步研究和設計高性能的光電器件奠定堅實的理論基礎。本書聚焦於基礎物理原理，避免瞭對具體器件實現的詳細描述，而是提供瞭理解所有光電器件工作原理的“內功心法”。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己仿佛站在瞭微觀世界的舞颱中央，親眼見證瞭電子在半導體材料中跳躍、碰撞，最終化身為璀璨光芒的整個過程。這本書並非枯燥的技術手冊，而更像是一部引人入勝的科普讀物，將深奧的物理理論以一種易於理解的方式呈現齣來。它從最基礎的半導體物理學講起，循序漸進地引入瞭激光器的工作原理，例如光子的産生、放大以及光腔的構建。我尤其欣賞書中關於“閾值電流”的解釋，這個概念對於理解激光器何時開始發齣激光至關重要，書中將其描述得非常生動，仿佛能感受到電流一點點積聚，最終觸發那場“光之革命”。此外，關於激光器的光譜特性、效率以及可靠性等方麵的討論，也讓我對這些看似神奇的設備有瞭更深刻的認識。它不僅僅是告訴我們“是什麼”，更進一步解釋瞭“為什麼”和“如何”，填補瞭我之前對這類精密器件的認知空白。讀這本書的過程，本身就是一種享受，它激發瞭我對光電子學領域的濃厚興趣，讓我開始思考未來在通信、醫療、工業等各個領域，半導體激光器將會扮演怎樣的關鍵角色。

評分☆☆☆☆☆

讓我驚喜的是，這本書在理論的嚴謹性之外，還融入瞭對實際應用的深入思考。它不僅僅停留在“紙上談兵”，而是將理論知識與現實世界的應用場景緊密結閤。書中通過大量的圖示和案例，展示瞭不同類型的半導體激光器如何在光縴通信、條形碼掃描、激光打印、甚至醫療診斷等領域發揮著至關重要的作用。我尤其對其中關於激光器穩定性、壽命以及溫控等實際工程問題的討論印象深刻，這些都是在實際應用中必須麵對的關鍵挑戰。作者並沒有迴避這些復雜性，而是提供瞭一些切實可行的解決方案和優化思路，讓我看到瞭理論與實踐之間完整的連接。這本書就像一位經驗豐富的工程師，不僅為我描繪瞭理論藍圖，還指導我如何將這些理論變為現實，並解決實際應用中可能遇到的各種技術難題。它讓我明白，理解半導體激光器，不僅僅是掌握物理原理，更要掌握如何將其轉化為能夠改變世界的實用技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場關於光與物質奇妙交互的史詩級探索！我一直對激光器如何將電能轉化為高度集中的光束感到好奇，而《半導體激光器理論基礎》就像是一扇通往這扇大門的鑰匙。它沒有停留在簡單的原理介紹，而是深入剖析瞭半導體材料的能帶結構，電子-空穴對的産生與復閤機製，以及這些微觀過程如何最終催生齣相乾光。作者用一種非常直觀的方式解釋瞭量子力學在激光器工作原理中的核心作用，比如能級躍遷、粒子數反轉、受激發射這些概念，在我腦海中構建齣瞭清晰的圖像。更讓我驚嘆的是，書中對不同類型的半導體激光器，如p-n結激光器、量子阱激光器、量子點激光器等，都進行瞭詳細的闡述。每個類型的激光器都有其獨特的結構設計和工作特點，而這本書就像一位博學的嚮導，帶領我逐一領略它們的風采。我尤其喜歡其中關於光腔和反饋機製的論述，它揭示瞭如何通過巧妙的光學設計來增強激光的相乾性和方嚮性，這一點對於理解激光器的性能至關重要。雖然書中涉及不少數學公式和物理概念，但作者的講解非常有條理，循序漸進，讓我這個初學者也能逐漸跟上思路，感受到其中的精妙之處。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象是它在理論深度上的極緻追求。作者並沒有滿足於對半導體激光器錶麵的介紹，而是紮根於其最核心的物理機製，深入淺齣地剖析瞭其內在的運作邏輯。從晶體管的PN結特性，到載流子注入與復閤，再到受激輻射與光放大，每一個環節都經過瞭嚴謹的數學推導和物理論證。書中對各種物理參數，如能量帶隙、摺射率、增益係數等，在激光器性能中的影響進行瞭詳盡的分析，這對於理解不同材料和結構如何影響激光器的輸齣特性至關重要。我特彆喜歡書中關於“光學諧振腔”部分的論述，它詳細闡述瞭腔體設計、反射鏡選擇以及諧振模式對激光輸齣穩定性和單色性的影響。這部分內容讓我認識到，一個優秀的激光器不僅僅依賴於半導體材料本身，更需要精巧的光學和結構設計來協同工作。雖然其中包含瞭不少專業術語和復雜的公式，但作者的行文邏輯清晰，注釋詳盡，使得即便是非專業背景的讀者，也能從中汲取到寶貴的知識。讀完後，我對半導體激光器的本質有瞭全新的認識，仿佛能洞察到隱藏在光束背後的那些精密而和諧的物理規律。

評分☆☆☆☆☆

我之前對半導體激光器一直有一種模糊的認識，認為它隻是一個能夠發光的“小盒子”。然而，在閱讀瞭《半導體激光器理論基礎》之後，我的認知發生瞭顛覆性的改變。這本書就像一位技藝精湛的魔術師，為我揭示瞭那些看似尋常的光芒背後隱藏的令人驚嘆的科學原理。它從最基本的半導體材料特性講起，一步步深入到量子力學的層麵，解釋瞭電子和光子是如何在微觀世界中相互作用，最終協同完成“發光”這一神奇過程。我尤其欣賞書中關於“粒子數反轉”和“受激發射”的生動闡述，這些概念對於理解激光器與普通光源的本質區彆至關重要，書中通過形象的比喻和圖示，讓我對這些抽象的概念有瞭清晰的把握。此外，書中關於不同激光器結構的對比分析，也讓我認識到，微小的結構差異可以帶來巨大的性能飛躍。這本書不僅提升瞭我作為讀者的知識儲備，更重要的是，它點燃瞭我對探索未知科學世界的強烈好奇心，讓我開始期待未來能夠親手設計和製造齣更先進的激光器。