半导体激光器理论基础PDF电子书下载

第1章 光增益经典理论 1

1.1电磁波 1

1.1.1波动方程 1

1.1.2 光学常数 2

1.1.3平面波 3

1.1.4光强度 4

1.1.5相速度和群速度 5

1.2介质电极化 6

1.2.1洛伦茨模型 7

1.2.2复电极化率 7

1.2.3 K-K关系 9

1.2.4自由电子的贡献 11

1.2.5振子强度 12

1.3激光 12

1.3.1光增益和光吸收 13

1.3.2折射率 14

1.3.3兰姆方程 16

1.3.4激光条件 17

参考文献 18

第2章 光增益量子理论 19

2.1电子和光子 19

2.1.1微观粒子 19

2.1.2电子 21

2.1.3光子 22

2.2电子光跃迁 24

2.2.1与时间有关的微扰 24

2.2.2跃迁概率 26

2.2.3矩阵元 28

2.3光吸收和光发射 30

2.3.1光吸收概率 30

2.3.2爱因斯坦公式 31

2.3.3能带间的跃迁 33

2.4密度矩阵分析 36

2.4.1密度矩阵 37

2.4.2线性电极化 38

2.4.3光增益饱和 39

2.4.4振子速率方程 41

参考文献 42

第3章 半导体发光 43

3.1半导体 43

3.1.1能带 43

3.1.2载流子密度 46

3.1.3载流子复合 50

3.1.4载流子注入 53

3.2异质结构 55

3.2.1异质结 55

3.2.2双异质结构 57

3.2.3晶格匹配 59

3.3发光性质 61

3.3.1 κ选择条件 61

3.3.2 κ·p微扰近似 62

3.3.3爱因斯坦系数 65

3.3.4振子状态密度分布 67

3.3.5发射光谱 68

3.3.6辐射复合系数 70

参考文献 71

第4章 光波导 73

4.1阶跃折射率平板波导 73

4.1.1横向波函数 73

4.1.2 TE波 75

4.1.3 TM波 78

4.2渐变折射率平板波导 79

4.2.1等效波导厚度 80

4.2.2平方波导分析 82

4.2.3线性波导分析 85

4.3光波导性质 88

4.3.1光波横向限制 88

4.3.2光波端面反射 90

4.3.3光波端面出射 92

参考文献 97

第5章 谐振腔 98

5.1水平谐振腔 98

5.1.1积蓄能量 98

5.1.2光放大效应 100

5.1.3光振荡效应 102

5.2锁模谐振腔 105

5.2.1耦合波分析 105

5.2.2分布反馈 110

5.2.3锁模效应 112

5.3垂直谐振腔 114

5.3.1分布布拉格反射器 114

5.3.2垂直谐振腔设计 117

5.3.3径向单模条件 120

参考文献 123

第6章 速率方程分析 125

6.1速率方程 125

6.1.1单模速率方程 125

6.1.2多模速率方程 126

6.1.3自发发射因子 127

6.1.4微腔效应 128

6.2稳态分析 129

6.2.1单模分析 129

6.2.2多模分析 132

6.3瞬态分析 135

6.3.1小信号调制 135

6.3.2弛豫振荡 139

6.4激光谱线宽度 142

6.4.1肖洛-汤斯展宽 142

6.4.2自然展宽 142

6.4.3相位涨落和强度涨落 143

6.4.4噪声展宽 145

参考文献 148

第7章 半导体激光器 149

7.1双异质结构激光器 149

7.1.1电学特性 149

7.1.2转换特性 152

7.1.3光学特性 155

7.1.4调制特性 158

7.2量子阱激光器 159

7.2.1能带分裂 160

7.2.2载流子密度 162

7.2.3水平矩阵元 164

7.2.4量子阱半导体发光 165

7.2.5阈值电流密度 166

7.2.6应变层量子阱 168

7.3垂直腔表面发射激光器 170

7.3.1阈值电流密度 170

7.3.2横向光限制因子 172

7.3.3发热和散热 174

7.4外腔激光器 176

7.4.1光注入锁模 177

7.4.2外腔反馈锁模 180

7.4.3激光谱线变窄 182

参考文献 185