光電子器件設計建模與仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李洵 著，李蔚，陳四海 等 譯

圖書標籤:

• 光電子器件
• 器件設計
• 建模仿真
• 光電子技術
• 半導體光電器件
• 光學仿真
• COMSOL
• Lumerical
• 微光子學
• 集成光子學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030414106

版次：31

商品編碼：12383372

包裝：平裝

叢書名： 國外信息科學與技術優秀圖書係列

開本：32開

齣版時間：2018-06-01

頁數：332

正文語種：中文

內容簡介

本書係統介紹半導體光電子器件設計中的物理模型和數值分析方法。全

書共12章，主要分為三部分。第一部分為第2～5章，涵蓋光電子器件中描

述各相關物理過程的主導方程的推導和解釋；第二部分為第6～9章，介紹

第一部分所涉及的主導方程的數值求解技術，並講解將其整閤應用於器件仿

真中的方法；第三部分為第10～12章，提供基於前述建模和求解技術的光

電子器件設計與仿真實例，包括半導體激光器、電吸收調製器、半導體光放

大器、超輻射發光二極管等，以及這些器件的單片集成。

光電子器件設計建模與仿真 目錄 第一章 引論 1.1 光電子器件的時代背景與發展趨勢 1.2 光電子器件在現代科技中的地位與應用 1.3 本書的研究內容與章節安排 1.4 本書的特色與創新點 第二章 半導體物理基礎 2.1 晶體結構與能帶理論 2.1.1 周期性勢場與布裏淵區 2.1.2 絕緣體、半導體與導體的區分 2.1.3 費米能級與載流子統計 2.2 PN結理論 2.2.1 PN結的形成與載流子擴散 2.2.2 內建電場與勢壘電容 2.2.3 PN結在外加電壓下的特性（正偏、反偏） 2.3 雜質與摻雜 2.3.1 N型與P型半導體 2.3.2 摻雜濃度對載流子濃度的影響 2.3.3 功函數與金屬-半導體接觸 2.4 載流子輸運機製 2.4.1 漂移與擴散 2.4.2 遷移率與導電性 2.4.3 復閤與産生過程 2.5 半導體材料的基本特性 2.5.1 禁帶寬度與光吸收/發射 2.5.2 載流子壽命與錶麵效應 2.5.3 常見的半導體材料（Si, Ge, GaAs, GaN, InP等）及其特性 第三章 光電子效應原理 3.1 光電導效應 3.1.1 光生載流子的産生與收集 3.1.2 光電導率的變化與響應時間 3.1.3 光電導探測器的基本結構與性能參數 3.2 光伏效應 3.2.1 PN結或PIN結中的光伏效應 3.2.2 光生電壓與光生電流 3.2.3 光伏器件（太陽能電池）的基本原理 3.3 光緻發光效應 3.3.1 載流子復閤發光機製（輻射復閤） 3.3.2 發光效率與光譜特性 3.3.3 發光材料與量子效率 3.4 電緻發光效應 3.4.1 載流子注入與復閤發光 3.4.2 LED的發光原理與器件結構 3.4.3 發光顔色與亮度的調控 3.5 光吸收與增益機製 3.5.1 光吸收係數與半導體材料 3.5.2 吸收譜與帶隙調控 3.5.3 增益材料與放大機理 第四章 光電子器件基本結構與工作原理 4.1 光探測器 4.1.1 PIN光電二極管 4.1.1.1 器件結構與工作原理 4.1.1.2 性能指標：響應度、量子效率、帶寬、噪聲 4.1.1.3 應用領域：光通信、傳感、成像 4.1.2 雪崩光電二極管 (APD) 4.1.2.1 內部增益機製：倍增效應 4.1.2.2 性能指標：增益、噪聲係數 4.1.2.3 應用領域：長距離光通信、低光照度探測 4.1.3 光電導探測器 4.1.3.1 工作原理與結構 4.1.3.2 響應速度與靈敏度 4.1.3.3 應用：紅外探測、成像 4.1.4 光電晶體管 (Phototransistor) 4.1.4.1 基本結構與光控功能 4.1.4.2 靈敏度與響應時間 4.1.4.3 應用：光耦閤器、光傳感器 4.2 光發射器 4.2.1 發光二極管 (LED) 4.2.1.1 結構與發光機理（PN結、異質結、量子阱） 4.2.1.2 發光顔色與效率調控 4.2.1.3 應用：照明、顯示、信號指示 4.2.2 半導體激光器 (Semiconductor Laser Diode) 4.2.2.1 激光産生的條件：粒子數反轉與光學諧振腔 4.2.2.2 激光器結構（DFB, DBR, VCSEL） 4.2.2.3 性能指標：閾值電流、輸齣功率、光譜寬度、穩定性 4.2.2.4 應用：光通信、光存儲、醫療、工業 4.3 光調製器 4.3.1 電光調製器 4.3.1.1 電光效應（Pockels效應、Kerr效應） 4.3.1.2 調製原理與結構（Mach-Zehnder, Electro-absorption） 4.3.1.3 性能指標：半波電壓、插入損耗、消光比、帶寬 4.3.1.4 應用：高速光通信、光信號處理 4.3.2 聲光調製器 4.3.2.1 聲光效應 4.3.2.2 調製原理與結構 4.3.2.3 應用：光開關、頻率調製 4.4 光開關與光集成器件 4.4.1 光開關的基本原理與類型 4.4.2 光開關在光網絡中的應用 4.4.3 光集成器件的優勢與發展前景 4.4.4 集成光子芯片的設計與挑戰 第五章 光電子器件設計與建模基礎 5.1 器件結構設計原則 5.1.1 材料選擇與選擇標準 5.1.2 幾何結構優化與尺寸效應 5.1.3 界麵工程與錶麵處理 5.1.4 功函數匹配與電極設計 5.1.5 光學腔設計與諧振條件 5.2 物理模型建立 5.2.1 載流子輸運方程（漂移-擴散方程） 5.2.2 泊鬆方程與電勢分布 5.2.3 麥剋斯韋方程與電磁場分布 5.2.4 光注入與復閤方程 5.2.5 激光器的rate方程模型 5.3 建模方法學 5.3.1 有限元方法 (FEM) 5.3.2 有限差分方法 (FDM) 5.3.3 邊界元方法 (BEM) 5.3.4 濛特卡羅模擬 5.4 軟件工具介紹 5.4.1 COMSOL Multiphysics 5.4.2 Lumerical (FDTD Solutions, MODE Solutions, DEVICE) 5.4.3 Silvaco (ATLAS) 5.4.4 TCAD流程概述 第六章 光探測器設計與仿真實例 6.1 PIN光電二極管設計與建模 6.1.1 器件結構參數化設計 6.1.2 載流子輸運與光吸收仿真 6.1.3 響應度與帶寬仿真分析 6.1.4 噪聲仿真與優化 6.2 雪崩光電二極管 (APD) 設計與仿真 6.2.1 倍增區結構設計 6.2.2 倍增係數仿真與影響因素分析 6.2.3 噪聲係數仿真與降低策略 6.2.4 典型應用場景下的性能評估 6.3 光電導探測器設計與仿真 6.3.1 半導體材料與摻雜選擇 6.3.2 結構幾何與電極配置仿真 6.3.3 光生載流子響應與暗電流分析 6.4 實例分析：紅外光電探測器設計 第七章 光發射器設計與仿真實例 7.1 發光二極管 (LED) 設計與建模 7.1.1 異質結結構設計與材料選擇 7.1.2 量子阱結構對發光特性的影響仿真 7.1.3 電流分布與效率仿真 7.1.4 光譜特性與亮度仿真 7.2 半導體激光器設計與仿真 7.2.1 諧振腔結構設計與損耗分析 7.2.2 DFB/DBR激光器增益譜與模式仿真 7.2.3 VCSEL的垂直腔結構設計與光場分布仿真 7.2.4 閾值電流與輸齣功率仿真 7.2.5 穩定性與溫度特性仿真 7.3 實例分析：高效率藍光LED設計 7.4 實例分析：分布式布拉格反射器 (DBR) 激光器設計 第八章 光調製器設計與仿真實例 8.1 電光調製器設計與建模 8.1.1 Mach-Zehnder調製器設計與仿真 8.1.2 介質波導與電極結構仿真 8.1.3 半波電壓與插入損耗仿真分析 8.1.4 消光比與帶寬仿真 8.2 電吸收調製器設計與仿真 8.2.1 量子限製斯塔剋效應 (QCSE) 的利用 8.2.2 吸收譜與調製深度仿真 8.2.3 結構參數對調製性能的影響 8.3 實例分析：高速光調製器設計 第九章 光電子器件的可靠性與封裝 9.1 器件可靠性麵臨的挑戰 9.1.1 材料老化與降解 9.1.2 電應力與熱應力 9.1.3 光學損傷 9.1.4 環境因素（濕度、溫度變化） 9.2 可靠性測試與評估方法 9.2.1 加速壽命試驗 9.2.2 失效模式分析 9.2.3 MTBF (Mean Time Between Failures) 9.3 器件封裝技術 9.3.1 封裝材料的選擇與要求 9.3.2 互連技術（鍵閤、焊接） 9.3.3 光學耦閤與對準 9.3.4 熱管理與散熱設計 9.3.5 封裝對器件性能的影響 9.4 案例研究：高可靠性光通信模塊封裝 第十章 未來發展趨勢與挑戰 10.1 新型光電子材料與器件 10.1.1 二維材料（石墨烯、TMDs）在光電子器件中的應用 10.1.2 鈣鈦礦材料的光電器件 10.1.3 有機光電子器件的進展 10.2 光計算與光互連 10.2.1 光計算的原理與優勢 10.2.2 光互連在數據中心的應用 10.2.3 光電子集成芯片的發展 10.3 量子光學與光電子學交叉 10.3.1 量子點與量子糾纏態的製備與應用 10.3.2 量子通信與量子計算中的光電子器件 10.4 智能化設計與製造 10.4.1 人工智能在光電子器件設計中的應用 10.4.2 自動化仿真與優化流程 10.5 綠色光電子學 10.5.1 節能型光電子器件的設計 10.5.2 可持續材料的應用 10.6 麵臨的挑戰與展望 參考文獻 索引

評分☆☆☆☆☆

揭開光電子器件設計的“神秘麵紗” 對於我這樣一個對光電子技術有著濃厚興趣但又缺乏係統性瞭解的讀者來說，這本書簡直是及時雨。它用一種非常易於理解的方式，係統地介紹瞭光電子器件的設計、建模和仿真。書中並非堆砌乾澀的公式，而是通過清晰的圖示和生動的語言，將復雜的物理過程具象化，讓我能夠輕鬆地理解各種器件的工作原理。我特彆欣賞書中對不同設計思路的對比分析，讓我能夠更全麵地理解各種方法的優劣，從而做齣更明智的選擇。同時，書中關於仿真軟件的操作指導也十分詳盡，為我提供瞭實際動手操作的有力支撐。我能夠通過書中的指導，一步步構建自己的仿真模型，並觀察不同參數變化帶來的影響。這種理論與實踐相結閤的學習方式，讓我對光電子器件的設計過程有瞭更直觀、更深刻的認識，仿佛麵紗被緩緩揭開，露齣瞭背後精妙的構造。

評分☆☆☆☆☆

一本引領未來研究方嚮的寶藏之作 這本書並非僅僅是停留在基礎知識的介紹，它更像是一本引領未來研究方嚮的寶藏。在我閱讀的過程中，我不僅學習到瞭經典的光電子器件的設計與仿真方法，更看到瞭許多前沿的技術趨勢和研究熱點。書中對於新興光電子材料、新型器件結構以及先進仿真技術的探討，讓我對光電子領域未來的發展充滿瞭期待。它不僅僅是教會我如何“做”，更是引導我思考“可以做什麼”。我從中獲得瞭許多關於如何進行創新性研究的思路和啓發。作者在分析問題時，展現齣的獨到見解和前瞻性思考，讓我受益匪淺。這本書讓我意識到，光電子技術正以前所未有的速度發展，而掌握先進的設計建模與仿真能力，將是未來在這個領域取得成功的關鍵。我毫不猶豫地將它視為一本值得反復研讀，並能在未來研究中不斷汲取靈感的“必讀書目”。

評分☆☆☆☆☆

初探光電子世界的奇妙旅程 翻開這本書，我仿佛置身於一個充滿奇思妙想的光電子世界。從初學者角度齣發，書中並沒有一開始就拋齣晦澀難懂的專業術語，而是循序漸進地引導我理解基本概念。那些看似神秘的光電效應，在作者的筆下變得生動形象，比如通過類比生活中的現象，讓我茅塞頓開。接著，書中開始介紹各種經典的光電子器件，從簡單的LED，到復雜的光電探測器，每一種器件的原理都被講解得清晰透徹。我尤其喜歡書中對每一種器件工作機製的詳細拆解，它不僅僅是告訴“是什麼”，更是深入探討瞭“為什麼”。每一次的閱讀都像是在探索一個未知的領域，充滿瞭新奇和驚喜。雖然我還沒有機會進行實際的建模和仿真，但書中對這些過程的描述，已經讓我對未來的學習充滿瞭期待。它為我打開瞭一扇通往光電子技術大門，讓我看到瞭未來無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

深入探索光電子器件的“內功心法” 這本書給我最深的感受是，它不僅僅是一本“工具書”，更是一本“思想集”。在閱讀的過程中，我能感受到作者在光電子器件設計建模與仿真領域深厚的功底，以及他對這個領域的熱情。書中並沒有簡單羅列公式和算法，而是花瞭大量篇幅去闡述設計理念和仿真思路。每一次的建模，作者都強調瞭其背後的物理原理和設計目標，而不是機械地套用模闆。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我受益匪淺。我學會瞭如何從實際需求齣發，選擇閤適的器件模型，以及如何通過仿真來驗證和優化設計。特彆是書中關於仿真結果的分析和解讀部分，給我留下瞭深刻的印象。作者通過大量的實例，教會瞭我如何從仿真數據中提取有價值的信息，並將其轉化為實際的設計改進。這讓我意識到，建模與仿真不僅僅是技術操作，更是一種解決問題的思維方式。

評分☆☆☆☆☆

理論與實踐的橋梁，為創新注入活力 這本書絕對是理論與實踐之間一座堅實的橋梁。我一直對光電子器件的實際應用充滿好奇，但往往理論知識又顯得有些飄渺。這本書恰好解決瞭我的痛點。它將抽象的物理理論與具體的建模仿真操作緊密結閤，讓我得以窺見“從圖紙到現實”的完整過程。書中對不同仿真軟件的使用技巧和注意事項講解得非常到位，這一點對於像我這樣想要快速上手實踐的讀者來說，簡直是福音。我不再是孤軍奮戰，而是有瞭一個清晰的指導方嚮。更重要的是，書中所提供的建模思路和仿真方法，並非一成不變的僵化教條，而是鼓勵讀者進行創新和探索。我開始嘗試將書中的方法應用到我感興趣的特定光電子器件的研究中，並從中獲得瞭意想不到的啓發。這種將理論知識轉化為實際創新能力的體驗，讓我對這本書的價值有瞭更深刻的認識。