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第一章 电子光跃迁1

1 光子和电子1

1.微观粒子1

2.光子2

3.电子4

2 电子光跃迁6

1.与时间有关的微扰6

2.跃迁几率8

3.动量矩阵元9

4.电偶极矩矩阵元10

5.相互作用系数11

6.跃迁速率分布12

3 介质电极化12

1.复电极化率12

2.k—K 色散关系15

4 复介电常数17

1.等效电极化率17

2.“自由”电子的贡献19

3.振子强度20

5 光子吸收和发射22

1.共振吸收、受激发射和自发发射22

2.一个始态只对应一个终态22

3.一个始态对应所有的终态24

4.爱因斯坦关系25

5.折射率色散的效应27

参考文献28

第二章 半导体发光29

6 半导体知识29

1.半导体物理知识29

2.载流子密度31

7 矩阵元计算34

1.本征半导体——有 k 选择条件34

2.k?微扰近似35

3.重掺杂半导体——无 k 选择条件36

4.常数矩阵元近似37

8 本征半导体发光39

1.光增益系数39

2.振子状态密度分布40

3.名义电流密度41

4.发光特性计算42

5.载流子在能带内弛豫的效应44

9 重掺杂半导体发光46

1.能带尾巴46

2.光增益系数48

3.名义电流密度49

4.发光特性计算50

10 载流子复合51

1．辐射复合51

2．有杂质参与的复合53

3．俄歇复合56

4．量子效率59

参考文献59

第三章 光子波传播60

11 电磁辐射60

1.麦克斯韦方程60

2.玻印廷矢量61

3.相速度和群速度63

4.折射率随掺杂和组分变化63

12 界面反射和折射64

1.斯涅耳定律64

2.TE 波的菲涅耳公式65

3.TM 波的菲涅耳公式68

13 界面全内反射71

1.横向电场波71

2.TE 波的古斯—汉欣位移72

3.横向磁场波75

4.TM 波的古斯—汉欣位移76

14 薄膜内多次反射76

1.上下界面的反射率和透射率77

2.介质薄膜的反射率和透射率78

3.合成波分析80

15 高斯光束82

1.波函数82

2.光束性质83

3.厄米—高斯光束86

参考文献88

第四章 介质光波导89

16 介质光波导特性89

1.光子波横向限制89

2.光子波端面反射91

3.光子波端面出射94

17 折射率平板波导97

1.三层波导分析97

2.四层波导分析101

3.五层波导分析104

4.模式厚度105

18 折射率长条波导106

1.矩形波导分析106

2.圆形波导分析110

19 光增益平板波导114

1.光增益波导分析114

2.光增益的贡献116

3.等相位面弯曲119

20 光增益平方波导121

1.折射率波导分析121

2.光增益波导分析122

3.光增益的贡献124

参考文献126

第五章 速率方程127

21 速率方程推导127

1.光子速率方程127

2.载流子速率方程129

3.光子和载流子均匀分布近似130

22 稳态分析132

1.单纵模分析132

2.多纵模分析135

23 瞬态分析137

1.延迟时间和启动时间138

2.弛豫振荡139

3.自发发射因子的效应141

4.小信号调制143

24 条形结构效应145

1.基本方程146

2.稳态分析146

3.小信号调制148

25 激光谱线宽度153

1.自然展宽153

2.相位涨落和强度涨落153

3.噪声展宽155

参考文献158

第六章 异质结构159

26 p-n 同质结159

1.电场分布159

2.电势分布160

3.能带图161

4.结电容163

5.结电流密度164

27 p-N 异质结166

1.电场分布166

2.电势分布167

3.能带图168

4.结电容170

5.结电流密度170

28 p-P 异质结171

1.P 侧电势分布172

2.P 侧电势分布173

3.能带图174

4.渐变异质结176

29 载流子输运177

1.体内激发177

2.单边注入179

3.局部体内激发180

4.漂移电子流182

30 载流子限制184

1.N-p-P 双异质结构184

2.注入电子流和漏出电子流184

3.漏出空穴流186

4.载流子限制因子187

5.n-p-P 单异质结构188

6.N-n-p-P 大光腔结构189

参考文献190

第七章 普通半导体激光器191

31 半导体激光器工作特性191

1.光振荡条件191

2.主要特性参数193

32 单异质结构激光器197

1.有效载流子密度197

2.阈值电流密度199

3.近场图形和远场图形201

33 双异质结构激光器204

1.阈值电流密度204

2.载流子侧向扩散和电流侧向扩展207

3.近场图形和远场图形213

34 外腔半导体激光器216

1.光注入锁模216

2.外腔反馈锁模219

3.激光谱线变窄221

35 双区半导体激光器223

1.基本公式224

2.自脉动和双稳态226

参考文献228

第八章 特种半导体激光器229

36 分布反馈半导体激光器229

1.耦合波分析229

2.光振荡条件232

3.耦合系数233

37 量子阱半导体激光器234

1.能带分裂为一系列子带235

2.能带状态密度分布236

3.载流子密度238

4.电偶极矩矩阵元239

5.量子阱半导体发光242

6.阈值电流密度243

7.多量子阱激光器246

8.载流子在能带内弛豫的效应249

38 垂直腔表面发射激光器249

1.工作特性250

2.布拉格反射镜254

39 微腔半导体激光器256

1.有效光子状态密度分布256

2.载流子寿命减小和光放大本领增大260

3.速率方程分析261

4.工作特性262

40 半导体激光器的热效应264

1.连续工作条件264

2.芯片内温度分布266

参考文献269