半導體激光器波導模式理論(上冊) 郭長誌 9787030457172 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭長誌 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030457172

商品编码：29469607312

包装：圆脊精装

出版时间：2018-04-01

基本信息

書名：半導體激光器波導模式理論(上冊)

定價：178.00元

作者：郭長誌

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787030457172

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：圓脊精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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模式理論是研究激光在波導光腔中的傳播規律、各種波導結構中可能存在的各種光模類型和模式結構特點，揭示激光模式結構與波導結構的內在聯係，從而發現控製波導結構和模式結構的途徑。由於光在傳播過程中主要突齣其波動性，量子場論和經典場論基本上導齣相同的結果，因此完全可以從麥剋斯韋方程組齣發進行分析。其任務是找齣器件性能所需的**激光模式結構和設計齣其閤理的波導光腔結構方案。本書是在作者1989年12月齣版的《半導體激光模式理論》的基礎上，作瞭修訂和大量補充完備，以反映作者及其團隊幾十年來取得的重要研究成果和該領域的**進展。全書論述既重基礎又涉及前沿，既重物理概念又重推導編程演算。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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半導體激光器波導模式理論 引言 在現代科技飛速發展的浪潮中，半導體激光器以其體積小、效率高、易於集成等獨特優勢，已成為光通信、光存儲、醫療美容、工業加工以及前沿科學研究等諸多領域不可或缺的核心器件。其性能的不斷提升和應用的日益廣泛，在很大程度上依賴於對半導體激光器內部光場傳播特性的深入理解。而半導體激光器中的光場傳播，本質上就是波導模式的形成、演化與調控。理解和掌握波導模式的理論，是設計、優化和開發高性能半導體激光器的關鍵。 本書“半導體激光器波導模式理論”（上冊）正是緻力於係統、深入地探討半導體激光器中波導模式的産生機理、傳播特性以及與之相關的關鍵理論。本書的目標是為相關領域的科研人員、工程師以及高年級本科生和研究生提供一個全麵而嚴謹的理論框架，幫助讀者建立對半導體激光器工作原理的深刻認識，從而能夠更好地進行器件設計、性能分析和故障診斷。 內容概述 本書的上冊，將從基礎的麥剋斯韋方程組齣發，循序漸進地引齣描述半導體激光器波導結構的電磁場理論。我們將詳細剖析不同類型的半導體激光器波導結構，如平麵波導、脊形波導、帶狀波導等，以及它們在材料選擇、幾何結構設計和摺射率分布控製方麵的考量。 第一部分：電磁場理論基礎與波導方程 麥剋斯韋方程組及其在光波傳播中的應用： 本部分將迴顧並闡述電磁場理論的基石——麥剋斯韋方程組，重點講解其在描述光波在介質中傳播時的形式。我們將從宏觀的場方程齣發，逐步引入介質的電磁特性，如介電常數、磁導率和導電率，並強調它們如何影響光波的傳播。 波動方程的推導與傳播模式的概念： 基於麥剋斯韋方程組，我們將推導齣描述光波傳播的波動方程。在此基礎上，引入“模式”這一核心概念。模式是指在特定約束下（例如波導結構），能夠穩定傳播的電磁場分布。我們將解釋為什麼存在離散的模式，以及它們與波導的尺寸、材料性質之間的關係。 介質性質對光波傳播的影響： 詳細討論不同介質（特彆是半導體材料）的色散、損耗等光學性質對光波傳播模式的影響。這將為後續理解不同材料組閤如何構建高效波導奠定基礎。 第二部分：平麵波導的模式分析 單層平麵波導的模式： 這是理解波導模式理論的最基本模型。我們將詳細分析單層平麵波導（例如，將一層摺射率較高的材料覆蓋在摺射率較低的基底上）中的電磁場分布、傳播常數和模式類型（TE模式和TM模式）。我們將推導齣求解這些模式的邊界條件和特徵方程，並分析模式的截止條件、傳播常數的離散性以及不同模式的能量分布。 多層平麵波導的模式： 實際的半導體激光器結構往往比單層波導更為復雜，例如多層量子阱結構。本部分將擴展到多層平麵波導的分析，包括不同層摺射率、厚度對模式特性的影響。我們將討論如何通過多層結構來優化模式的限製因子和輸齣耦閤效率。 偶極子輻射理論在波導中的應用： 探討在波導結構中，內部的偶極子輻射源如何激發和耦閤到不同的導行模式，這是理解半導體激光器工作原理的重要一環。 第三部分：脊形波導和帶狀波導的模式分析 脊形波導的結構與模式： 脊形波導是半導體激光器中常用的一種橫嚮限製結構，它通過在波導層上刻蝕脊狀結構來實現對光場的橫嚮限製。我們將分析脊形波導的幾何形狀、脊的高度和寬度等參數對模式分布、模式間耦閤以及單模工作能力的影響。 帶狀波導的結構與模式： 帶狀波導是另一種實現橫嚮限製的結構，它通過改變波導層的寬度來限製光場。我們將分析帶狀波導的橫嚮限製機製，以及其模式特性與脊形波導的異同。 脊形波導與帶狀波導的比較分析： 對兩種主流的橫嚮限製波導結構進行係統性的比較，包括它們的結構特點、製造工藝、模式限製能力、製造容差以及在不同應用場景下的優劣勢。 第四部分：數值方法在波導模式分析中的應用 有限差分方法（FDM）： 介紹將波動方程離散化，利用有限差分近似來求解波導模式的數值方法。我們將詳細闡述FDM在處理復雜波導結構和非均勻介質時的優勢，並給齣具體的算法流程和應用示例。 有限元方法（FEM）： 闡述FEM在處理任意復雜幾何形狀波導的模式分析中的靈活性和高精度。我們將討論FEM的基函數選擇、網格劃分以及求解過程。 其他數值方法簡介： 簡要介紹其他常用的數值計算方法，如傳輸矩陣法、角波數積分法等，以及它們在特定問題中的應用。 數值模擬實例與結果分析： 通過具體的數值模擬實例，展示如何運用上述數值方法來計算不同波導結構的模式、傳播常數、場分布等關鍵參數，並對模擬結果進行深入的物理意義解讀。 第五部分：波導參數對模式特性的影響 材料摺射率分布與模式： 詳細分析半導體材料的摺射率在波導結構中的分布，包括同質結、異質結、量子阱等結構，以及它們如何決定瞭光場在波導中的約束強度和空間分布。 波導幾何尺寸與模式： 深入探討波導的橫嚮尺寸（寬度、厚度）和縱嚮長度對模式特性的影響，例如模式的限製因子、有效摺射率、模式數量以及模式的衍射效應。 波導損耗與模式： 分析材料吸收損耗、散射損耗、彎麯損耗等對不同模式的傳播影響，以及如何通過優化波導設計來減小損耗，提高器件的效率。 結論 本書的上冊，旨在為讀者構建一個紮實的半導體激光器波導模式理論基礎。通過對麥剋斯韋方程組的深入理解，到平麵波導、脊形波導和帶狀波導等關鍵結構的模式分析，再到數值方法的應用，讀者將能夠係統地掌握半導體激光器中光場傳播的內在規律。這些理論知識不僅是理解半導體激光器工作原理的基石，更是進行器件優化設計、分析性能瓶頸以及探索新型器件結構的重要理論支撐。 本書的後續章節（下冊）將在此基礎上，進一步探討波導損耗、耦閤效應、非綫性光學以及更復雜的波導結構與應用，為讀者提供一個更為全麵和深入的理論體係。我們相信，本書將成為半導體激光器領域研究人員和工程師的一本重要參考書。

评分☆☆☆☆☆

讀完《半導體激光器波導模式理論(上冊)》的初步感受，可以用“茅塞頓開”來形容。我對半導體激光器一直抱有濃厚的興趣，但始終覺得缺乏一個清晰的理論框架來支撐我的理解。這本書恰恰填補瞭這一空白。它係統地介紹瞭波導模式理論，讓我對光如何在半導體材料中傳播有瞭更深入的認識。書中對於不同結構和材料參數如何影響波導模式的分析，讓我覺得非常實用和具有指導意義。雖然我還沒有完全消化書中的所有內容，但已經能感受到作者在理論構建上的嚴謹和邏輯性。閱讀過程中，我仿佛能看到那些微小的光信號在波導中穿梭、反射、衍射，形成各種奇妙的模式。這讓我對半導體激光器的設計和製造過程有瞭更直觀的理解，也更加佩服科學傢和工程師們的智慧。這本書無疑為我深入研究這一領域打下瞭堅實的基礎，我非常期待能夠繼續探索其更深層次的內容。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體激光器波導模式理論(上冊)》給我帶來瞭相當大的啓發。它以一種非常係統和結構化的方式，將半導體激光器這個復雜的研究領域分解成易於理解的部分。我特彆注意到書中對波導結構的詳盡描述，以及不同波導設計如何影響激光器的性能。這讓我開始思考，一個看似簡單的半導體器件，背後竟然蘊含著如此精妙的光學和材料科學原理。作者的敘述條理清晰，邏輯嚴密，即使是對於非專業人士，也能在細細品讀後對這一領域産生初步的認識。我感覺自己仿佛置身於一個精密的光學實驗室，親手搭建和調優著那些微小的波導結構，觀察著光束的形成和演變。這本書讓我意識到，科學研究的魅力在於對細節的極緻追求，以及將復雜問題簡單化的智慧。它不僅僅是一本學術專著，更是一次思想的洗禮，讓我對科學探索的本質有瞭更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

一本令人振奮的開篇之作！我一直對激光器的內在運作原理充滿好奇，尤其是那些微小卻強大的半導體激光器。當我在書店偶然翻到這本《半導體激光器波導模式理論(上冊)》時，立刻被它深邃的理論深度和清晰的邏輯結構所吸引。雖然我不是該領域的專業研究者，但作者郭長誌先生以一種引人入勝的方式，將復雜的光波導理論和半導體物理的概念娓娓道來。讀這本書的過程，就像是在探索一個隱藏在微觀世界裏的精妙工程。它不僅僅是公式和推導的堆砌，更重要的是，我能從中感受到作者對於這一領域深刻的理解和獨到的見解。書中對波導模式的闡述，讓我對光如何在半導體材料中傳播和被限製有瞭全新的認識，仿佛親眼目睹瞭光子的舞蹈。這種沉浸式的閱讀體驗，極大地激發瞭我對未來學習更深層次理論的渴望。我相信，這本上冊為讀者打下瞭堅實的基礎，讓我迫不及待地想瞭解下冊的內容，去揭開半導體激光器更深層的奧秘。

评分☆☆☆☆☆

這本書，絕對是那些渴望深入理解半導體激光器核心機製的讀者們不可多得的寶藏。它並沒有停留在對基本概念的泛泛而談，而是直擊要害，係統地講解瞭波導模式理論的精髓。從光在介質中的傳播特性，到如何通過半導體材料的能帶結構設計齣高效的激光器，每一個環節都被剖析得淋灕盡緻。特彆是關於不同模式的特性分析，讓我意識到，原來激光器的輸齣光束質量並非“一成不變”，而是與波導結構的設計息息相關。書中的圖示和案例分析，幫助我形象地理解瞭抽象的物理概念，使得閱讀過程更加輕鬆和高效。我尤其欣賞作者在講解過程中，始終保持著一種嚴謹而又不失靈活的筆觸，既保證瞭理論的準確性，又避免瞭枯燥乏味。對於任何想要在光電子學領域有所建樹的學子或工程師來說，這本書無疑是一本裏程碑式的著作，它將為你打開一扇通往更廣闊知識殿堂的大門。

评分☆☆☆☆☆

這是一本真正能夠“啓迪心智”的著作。我一直認為，理論書籍最大的價值在於能否激發讀者的思考，而《半導體激光器波導模式理論(上冊)》無疑做到瞭這一點。書中對波導模式的分析，不僅僅是數學上的推導，更是一種對物理現象的深刻洞察。我發現，很多我之前模糊的概念，在讀完相關章節後豁然開朗。作者的文字功底非常紮實，能夠用簡潔明瞭的語言解釋深奧的物理原理，這對於我這樣一個非物理學專業的讀者來說，尤為珍貴。它讓我瞭解到，半導體激光器的性能優化，離不開對波導模式的精準控製，而這種控製的背後，是工程師們無數次的計算和實驗。讀這本書，就像是在和一位經驗豐富的導師進行對話，他不僅傳授知識，更引導你如何去思考，如何去解決問題。我相信，這本書的影響將遠遠超齣其字麵的內容。