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傅竹西著 著

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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312028786

商品编码：21041346708

包装：平装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名:固体光电子学

定价：33.00元

售价：14.9元,便宜18.1元,折扣45

作者:傅竹西著

出版社：中国科学技术大学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787312028786

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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傅竹西编著的《固体光电子学（第2版）》的作者的意图是将该书作为光电子学的基础教材，因此着重基础知识的阐述，注重内容的广泛性和新颖性，并对内容的深度做了适当考虑。该书可作为高等院校相关专业教材，也可供从事光电子学工作的人员参考。

内容提要

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傅竹西编著的《固体光电子学（第2版）》主要针对光通信、集成光学和光计算机等方面的应用，较全面地讲述与光信息传输有关的基本原理、规律和方法，包括固体中光发射、光调制、光的传输和耦合、光的探测和接收、光信息处理、记录和显示等，并注意介绍该领域中的一些新发展和新技术，尤其突出了半导体光电子器件的工作原理和功能，故名《固体光电子学》。《固体光电子学（第2版）》着重基础知识的阐述，对内容深度做了适当考虑，可供从事光电子学工作的人员参考，也可作为高等院校相关专业教材。

目录

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总序第2版前言前言绪论章 光在波导中的传输 1.1 光传输简介 1.2 光在平面波导中的传播 1.3 其他形式的平面型介质波导 1.4 阶梯型光纤 1.5 聚焦型光纤 练习题和思考题第2章 光的耦合和调制 2.1 光的耦合理论简述 2.2 光耦合器件 2.3 光调制理论基础 2.4 体电光调制 2.5 体声光调制和体磁光调制 2.6 波导调制器 练习题和思考题第3章 半导体中的光发射 3.1 半导体的能带结构简述 3.2 半导体中的载流子和费米能级 3.3 半导体中的电子跃迁和光辐射 3.4 PN结和发光二极管 3.5 半导体中的受激光辐射 3.6 半导体激光器及其工作原理 3.7 半导体激光器的工作特性及半导体激光器间的相互作用 3.8 半导体激光器的瞬态效应和调制特性 3.9 超晶格材料及其在光电子学中的应用 练习题和思考题第4章 光的接收和探测 4.1 半导体光电探测基本原理和性能 4.2 光电导探测器 4.3 半导体结型光电探测器 练习题和思考题第5章 光信息处理 5.1 二维光信息处理 5.2 光信息记录 5.3 光信息的二维显示参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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光影交织的微观世界：探索固体光电子学的奥秘 在日新月异的科技浪潮中，信息传输的带宽、处理速度以及显示技术的革新，无不与光息息相关。从智能手机的屏幕到高速互联网的光纤通信，从激光雷达的感知系统到先进的医疗成像，光电子学早已渗透到我们生活的方方面面，成为驱动现代文明不可或缺的核心技术。而这一切的源头，正是对固体材料中光与电相互作用原理的深刻理解与应用。 本书将带领读者走进一个奇妙的微观世界，深入探索固体光电子学的基本原理、核心器件以及前沿应用。我们不会仅仅停留于对现象的描述，而是力求剖析其内在的物理机制，理解材料特性如何影响光电行为，以及如何通过巧妙的设计和工程手段，将这些原理转化为实用技术。 一、 基础篇：光与固体的对话 要理解固体光电子学，首先需要建立坚实的物理基础。本部分将从量子力学的角度，为读者构建一个清晰的认识框架。 量子世界的基石：能带理论 固体的电学和光学性质，很大程度上由其电子能带结构决定。我们将详细介绍晶体结构、周期性势场以及布里渊区等概念，逐步阐释电子在固体中如何形成连续的能带，以及导带、价带、禁带的形成及其重要性。理解能带结构，就像掌握了一把钥匙，能够解锁半导体材料的导电性和光学特性之谜。我们会深入探讨直接带隙和间接带隙材料的区别，这对于理解发光二极管（LED）和激光器的发光效率至关重要。 光子的游戏：光与物质的相互作用 光，作为一种电磁波，其能量以光子的形式存在。当光子与固体中的电子相遇时，会发生一系列复杂的相互作用。我们将逐一剖析这些关键过程： 吸收（Absorption）： 光子能量被电子吸收，导致电子从低能级跃迁到高能级，这是许多光电器件的基础，例如光电导效应。我们将讨论不同材料对不同波长光的吸收特性，以及吸收系数的概念。 发射（Emission）： 处于高能级的电子在跃迁回低能级时，会释放出光子，这是LED和激光器发光的原理。我们将区分自发辐射和受激辐射，后者是实现激光放大的关键。 散射（Scattering）： 光子在与晶格振动（声子）或其他缺陷相互作用时，会改变传播方向，产生散射现象。这在光信号传输和一些传感器技术中具有重要意义。 折射与反射（Refraction and Reflection）： 光在不同介质界面上的传播行为，由材料的折射率决定。我们将探讨折射率的物理根源，以及全内反射等现象在光纤通信中的应用。 载流子的舞蹈：电荷的运动与调控 在固体中，电荷的载流子主要是电子和空穴。它们在电场作用下的运动，构成了电流。理解载流子的产生、复合、漂移和扩散，是分析和设计光电器件的基础。我们将介绍： 本征半导体与杂质半导体： 纯净的半导体（本征半导体）和掺杂了杂质的半导体（外延半导体），其导电性和载流子浓度有显著差异。我们将深入分析N型和P型半导体的形成机理，以及载流子的主要成分和少子、多子的概念。 载流子动力学： 载流子在电场作用下的漂移速度，以及由于浓度梯度引起的扩散电流。我们将引入迁移率和扩散系数等重要参数。 产生与复合： 光照或电场作用下载流子的产生，以及载流子结合而消失的复合过程。复合分为辐射复合和非辐射复合，其效率直接影响光电器件的性能。 二、 器件篇：光电转换的魔法师 在掌握了基础原理之后，我们将目光转向构建功能强大的光电器件。这些器件如同光电世界的魔法师，将光信号转换为电信号，或将电信号转化为光信号。 点亮世界的使者：发光二极管（LED） LED凭借其高效、长寿命、色彩丰富等优点，已广泛应用于照明、显示和信号指示领域。我们将深入剖析LED的发光机理，重点关注PN结的发光过程，以及影响LED效率的关键因素，如注入效率、辐射复合效率和量子效率。同时，我们还会介绍不同材料（如GaN、GaAs、AlGaInP等）在外延LED中的应用，以及如何通过材料设计实现特定颜色的发光。 捕捉光明的眼睛：光电二极管（Photodiode） 光电二极管是将光信号转换为电信号的关键器件，广泛应用于光通信接收端、传感器、光耦合器等。我们将详细介绍PN结光电二极管和PIN光电二极管的工作原理，重点讲解光电流的产生机制，以及其响应速度、灵敏度和噪声等关键性能指标。此外，我们还会探讨雪崩光电二极管（APD）的工作原理，它如何通过倍增效应实现高灵敏度的光信号探测。 信息高速公路的基石：激光器（Laser） 激光器产生的高度相干、单色、方向性强的相干光，在通信、测量、医疗、科研等领域有着不可替代的作用。我们将聚焦于半导体激光器，深入解析其工作原理： 受激辐射与粒子数反转： 理解为什么需要一定的条件才能实现受激辐射，以及粒子数反转是如何达成的。 腔体结构与谐振： 介绍激光谐振腔的作用，以及如何通过光学反馈来放大相干光。 不同类型的半导体激光器： 介绍同质结、异质结、量子阱、量子点激光器等不同结构，以及它们在性能上的优势。 阈值电流、输出功率和光谱特性： 分析影响激光器性能的关键参数。 信息世界的操纵者：光调制器（Modulator） 在高速光通信系统中，需要将电信号编码到光信号中进行传输。光调制器正是实现这一功能的关键器件。我们将介绍不同类型的光调制器，例如电光调制器（如马赫-曾德尔调制器）和声光调制器，并分析它们的工作原理和性能特点。 “光”电转换的新维度：光伏器件（Photovoltaic Devices） 太阳能电池，作为最典型的光伏器件，将太阳光能直接转化为电能，为可持续能源发展提供了重要解决方案。我们将深入探讨太阳能电池的工作原理，包括光电效应、PN结的电场作用，以及影响其能量转换效率的因素，如光吸收、载流子收集和复合损耗。我们还会简要介绍不同类型的太阳能电池，如硅基电池、薄膜电池和有机太阳能电池。 三、 应用篇：光电技术塑造的未来 固体光电子学的价值最终体现在其广泛而深刻的应用中，这些应用正以前所未有的速度重塑着我们的世界。 连接世界的纽带：光纤通信 从“信息高速公路”到“万物互联”，光纤通信是现代信息社会的基础。我们将探讨光纤通信系统的组成，包括光源（激光器）、调制器、光纤本身（作为传输介质）、光放大器以及接收端的光电探测器。我们将重点关注光纤中光的传播原理（全内反射）以及光信号的损耗和色散问题。 纤毫毕现的视觉：显示技术 从CRT显示器到LCD、OLED，再到未来的Micro-LED，显示技术的进步离不开光电子学的贡献。我们将介绍LED显示屏、OLED显示技术的基本原理，以及它们在色彩表现、对比度和响应速度方面的优势。 感知世界的眼睛：传感器与成像 光电传感器如同机器的眼睛，赋予设备感知环境的能力。我们将探讨CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器的基本工作原理，它们如何将光信号转换为数字电信号，以及在数码相机、安检设备、医疗成像等领域的应用。激光雷达（LiDAR）作为一种利用激光测距的技术，也在自动驾驶、机器人导航和三维建模中发挥着越来越重要的作用。 医疗与健康的新篇章 光电子学在医疗领域的应用同样令人瞩目。从诊断到治疗，光的作用无处不在。例如，光学相干层析成像（OCT）能够提供高分辨率的生物组织断层图像，激光手术能够实现精准的切割和治疗，光动力疗法（PDT）则利用光敏剂和特定波长的光来治疗癌症。 光计算的未来展望 虽然目前信息处理仍以电子计算为主，但光计算的潜力正在逐渐显现。利用光的并行处理能力和高速度，光计算有望在某些特定领域超越电子计算，尤其是在大规模并行计算和人工智能加速方面。我们将简要探讨光计算的基本概念和发展方向。 结语：探索无止境 固体光电子学是一个充满活力和创新潜力的领域。从基础理论的突破到器件性能的提升，再到应用领域的拓展，这个学科的发展从未停止。本书旨在为读者提供一个全面而深入的导引，希望它能够激发您对这个迷人领域的浓厚兴趣，并为您的进一步学习和研究打下坚实的基础。光与电的交织，不仅创造了我们今天所见的科技奇迹，更将引领我们走向一个更加智能、便捷和美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的内容对我来说，既是惊喜，也是不小的挑战。惊喜之处在于，它比我预期的要更全面、更系统。我原以为光电子学主要集中在激光器和LED这些方面，但它还详细介绍了光存储、光传感、光计算等更前沿的领域，让我看到了这个学科的广阔前景。当然，挑战也确实存在。很多章节涉及到的量子力学和电磁学理论，对我来说是需要反复钻研的。有些公式和推导过程，我需要花费大量的时间去理解和消化。有时候，我会感觉自己像是在啃一块硬骨头，需要一点一点地啃，才能品尝到其中的味道。但是，每当我克服了一个难点，理解了一个复杂的概念时，那种成就感是无与伦比的。而且，书中为了帮助读者理解，也提供了不少辅助性的例子和类比，这些都成了我攻克难关的重要支撑。我甚至会拉上我的几个对物理感兴趣的朋友一起讨论，互相讲解，共同进步，这种学习氛围也让整个过程变得更有趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我真的早就想写点什么了，但一直拖到现在，思绪万千，不知道从何说起。当初买这本书，完全是出于一个非常偶然的机会，我当时正在一个大型图书馆里查找关于半导体材料特性的一系列资料，结果在架子上偶然瞥见了它。封面设计虽然不算特别吸引眼球，但“固体光电子学”这个书名本身就充满了技术感和探索性。我当时对光电子学这个领域还不是特别了解，但直觉告诉我，这会是一本非常有深度、能打开新视野的书。拿到手里，它比我想象的要厚实不少，拿在手里沉甸甸的，这让我对接下来的阅读充满了期待。我大概翻了一下目录，里面涉及了很多我之前闻所未闻的概念，比如“量子阱”、“超晶格”、“光通信”等等，这些词汇都带着一种前沿科学的神秘感。我当时甚至有点打退堂鼓，担心自己基础不够，但最终还是被它所包含的知识的广度和深度所吸引，决定入手。那种感觉就像是站在一座未知的科学高峰前，虽然知道攀登不易，但那种挑战和求知的欲望驱使着我，想要去一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

如果说之前我对光电子学还只是停留在“听说过”的阶段，那么读完这本书，我感觉自己已经踏入了它的核心领域。它不仅仅是一本教科书，更像是一个经验丰富的向导，带领我一步步深入光电子学的奥秘。书中对各种光电器件的原理、结构、性能以及制造工艺的阐述，都达到了非常高的专业水准，同时又兼顾了叙述的逻辑性和清晰度。我尤其喜欢书中那些精美的插图和示意图，它们对于理解一些复杂的物理过程至关重要。例如，在讲解光子的吸收和发射机制时，那些生动的图示能让我立刻抓住问题的关键。这本书让我认识到，原来我们日常生活中接触到的很多高科技产品，背后都蕴藏着如此精妙的光电技术。它激发了我对这个领域进一步学习的强烈兴趣，也让我开始思考，如何将这些知识应用到我的工作或者未来的研究中去，去创造出更多有价值的东西。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够连接抽象理论与具体实践的书籍情有独钟，而这本《[二手] 固体光电子学》无疑是其中的佼佼者。它并非简单地罗列公式和定律，而是将这些理论巧妙地融入到了对实际器件的剖析之中。比如，在讲解半导体材料的能带结构时，作者并不是就此打住，而是接着阐述了这种能带结构是如何影响材料的光学性质，进而决定了它能否用于制造高效的LED或激光器。这种由宏观原理到微观机制，再到宏观应用层层递进的讲解方式，让我在阅读时能形成一个完整的知识体系。我特别欣赏书中对实验数据的引用和分析，这让书中的内容显得更加真实可信，也让我有机会去了解科学研究是如何一步步积累和验证的。读完之后，我感觉自己不仅仅是学习了一些知识，更重要的是，我对如何从基础的物理原理出发，去设计和开发新型光电器件，有了一个全新的认识，仿佛获得了一把解锁未来科技的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是，它彻底颠覆了我之前对“光”的朴素认知。一直以来，我总觉得光就是一种能量，一种传播媒介，但这本书让我看到了光在固体材料中那些更为精妙、更为复杂的变化。它不仅仅是描述了光和物质相互作用的基本原理，更是深入浅出地解析了各种固态器件是如何利用这些原理工作的。我尤其对书中关于半导体激光器和光电探测器的章节印象深刻，作者用详实的图表和严谨的数学推导，将这些看似高深的技术原理一一拆解，让我明白了手机屏幕的显示、光纤通信的实现、甚至是一些精密仪器的运作，背后都蕴含着如此迷人的光电效应。这本书不像一些教科书那样枯燥乏味，它在讲解原理的同时，也穿插了大量的实际应用案例，这让我在学习理论知识的时候，能够时刻感受到它在现实世界中的价值和意义，仿佛我不再是孤立地学习书本上的知识，而是正在参与到一场改变世界的科技革新中。