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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 半导体光电子技术的发展史 3

1.3 信息时代的支柱——光电子技术 6

1.4 半导体光电子技术的应用 9

1.5 半导体光电子技术的发展趋势 14

参考文献 17

第2章 半导体光电材料 18

2.1 光波和光子 18

2.1.1 光的波动性——光波 19

2.1.2 光的粒子性———光子 20

2.2 半导体光电子材料 21

2.3 异质结构 24

2.4 异质结的能带结构 27

2.5 半导体材料的折射率 30

2.6 异质结的特性 33

参考文献 36

第3章 半导体光电子技术基础 37

3.1 激光器的三大要素 37

3.2 半导体中的光发射 38

3.2.1 辐射复合和非辐射复合 38

3.2.2 自发辐射和受激辐射 41

3.3 半导体中的光吸收 43

3.3.1 本征光吸收 43

3.3.2 自由载流子光吸收 45

3.4 阈值条件 45

3.5 介质波导 48

3.5.1 平板介质波导 48

3.5.2 条形波导 51

3.5.3 波导模式 52

参考文献 53

第4章 半导体发光二极管 54

4.1 发光二极管的分类 54

4.2 发光二极管的材料 57

4.3 发光二极管的基本结构 59

4.4 超辐射发光二极管 62

4.5 发光二极管的基本特征 67

4.6 超辐射发光二极管的器件特性 68

4.7 发光二极管组件 72

参考文献 74

第5章 半导体激光器 76

5.1 半导体激光器的分类 76

5.2 激光二极管的基本结构 81

5.2.1 双异质结(DH)激光器 81

5.2.2 大光腔(LOC)激光器和分离限制异质结(SCH)激光器 83

5.2.3 半导体激光器的条形结构 85

5.3 分布反馈(DFB)激光器、分布布拉格反射(DBR)激光器和垂直腔面发射激光器(VCSEL) 88

5.3.1 DFB 激光器和 DBR 激光器 88

5.3.2 垂直腔面发射激光器(VCSEL) 90

5.4 量子阱激光器 93

5.5 可见光激光器和大功率激光器 97

5.6 半导体激光二极管的特性 99

参考文献 104

第6章 光电探测器、光电池和 CCD 106

6.1 光电探测器的分类 106

6.2 光电探测器的工作原理 107

6.3 光电探测器的结构 112

6.3.1 PIN 光电二极管结构 113

6.3.2 雪崩光电二极管 115

6.3.3 MSM 光电探测器 117

6.4 探测器的性能 119

6.5 光电池 124

6.5.1 光电池的分类 125

6.5.2 光电池的结构和特性 125

6.5.3 光电池的应用 126

6.6 CCD 摄像器件 126

6.6.1 CCD 分类和结构 127

6.6.2 CCD 特性 129

6.6.3 CCD 的应用 130

参考文献 132

第7章 半导体光波导器件 133

7.1 光波导 133

7.1.1 光波导材料 133

7.1.2 平面光波导 135

7.1.3 脊形光波导 137

7.2 硅基光波导 138

7.2.1 SOI 的材料制备 139

7.2.2 SOI 光波导 140

7.3 光波导耦合器 141

7.4 光开关 143

7.4.1 光开关的种类 144

7.4.2 光开关的结构和特性 144

7.4.3 光开关阵列 147

7.5 AWG 波分复用/解复用器 148

7.6 OXC (光交叉)互连结构 152

参考文献 155

第8章 半导体光电子集成 157

8.1 OEIC 158

8.2 半导体激光器阵列 160

8.2.1 锁相激光器阵列 160

8.2.2 增益导引阵列和折射率导引阵列 162

8.2.3 强耦合的激光器阵列 164

8.2.4 多波长激光器阵列 167

8.2.5 VCSEL 阵列 168

8.3 光电探测器阵列 171

8.4 激光器同电子器件、光电子器件的集成 171

8.5 光电子集成的发展与未来 176

参考文献 179

第9章 半导体光电子器件的制造技术 181

9.1 半导体光电子器件的制造工艺流程 182

9.2 外延生长技术 185

9.2.1 MBE(分子束外延) 188

9.2.2 MOCVD 191

9.2.3 HUV/CVD 193

9.3 微细加工技术 195

9.4 干法刻蚀技术 199

9.4.1 干法刻蚀 199

9.4.2 ICP 等离子体刻蚀 201

9.5 光纤耦合技术 203

参考文献 206

第10章 光纤通信 207

10.1 光学领域的三大发明 207

10.2 光纤通信的发展史和概况 209

10.3 光纤和光缆 215

10.3.1 光纤结构和分类 215

10.3.2 光纤的特性 216

10.4 光纤通信系统 222

10.4.1 信息的调制 222

10.4.2 光学发射机、接收机和中继机 224

10.5 多路复用光通信 230

10.5.1 光时分复用(OTDM) 230

10.5.2 波分复用(WDM) 231

10.6 光通信系统和半导体光电子技术 232

参考文献 234

第11章 光盘存储、光纤传感及其他 235

11.1 光盘存储 235

11.1.1 光盘的种类 236

11.1.2 光盘存储原理 238

11.1.3 光盘存储的未来 242

11.2 光纤传感 245

11.2.1 光纤传感器分类 245

11.2.2 光纤陀螺 248

11.2.3 其他光纤传感器 251

11.3 半导体光电子技术的其他应用 257

11.4 半导体光电子技术——高科技竞争的焦点 260

参考文献 262