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第一章 引论1

§1．1 半导体激光器发展的历史回顾1

§1．2 半导体激光器的广泛应用[1.20]6

1．2．1 1300-1550nm激光器应用状况6

1．2．2 790-1020nm激光器应用状况7

1．2．3 600-780nm激光器应用状况8

§1．3 半导体激光器的发展趋势9

第二章 半导体光电物理基础12

§2．1 能带和杂质能级12

2．1．1 能带的形成12

2．1．2 直接带隙和间接带隙13

2．1．3 杂质能级14

2．1．4 杂质带尾16

§2．2 半导体中载流子的统计分布17

2．2．1 本征半导体中的载流子17

2．2．2 非本征半导体中的载流子分布18

§2．3 非平衡载流子及其输运过程19

2．3．1 载流子输运19

2．3．2 准费米能级20

§2．6 P—n结的电特性21

2．4．2 自由载流子光吸收21

2．4．1 带间跃迁光吸收21

§2．4 光子与载流子的相互作用21

2．4．3 受激发射23

2．4．4 其他过程24

§2．5 载流子复合机构[2.1],[2.2]24

2．5．1 带间直接辐射复合24

2．5．2 发生在局部能态处的辐射复合27

2．5．3 非辐射复合过程28

2．5．4 俄歇复合[2.5]29

2．6．1 p—n结[2.1]31

2．6．2 p-n结光电特性34

§2．7 注入型半导体激光器发光过程[2.2]35

2．7．1 半导体中的光发射35

2．7．2 自发发射速率和受激发射速率36

2．7．3 增益系数和自发发射速率的估算38

2．7．4 吸收系数与光增益39

第三章 半导体激光器的结构、原理与特性40

§3．1 半导体激光器工作原理[3.1]40

3．1．1 阔值电流密度40

3．1．2 异质结处载流子的泄漏[3.2]41

3．2．1 同质结构中载流子约束和光约束43

§3．2 异质结构激光二极管43

3．1．3 阈值电流与温度的关系[3.2]43

3．2．2 异质结构中载流子约束和光约束44

§3．3 增益导引条形激光器45

3．3．1 激光二极管的结构[3.3]45

3．3．2 光功率—电流特性47

3．3．3 不稳定性[3.3]48

§3．4 折射率导引条形激光器[3.2]49

3．4．1 激光器结构49

3．4．2 光功率—电流特性51

§3．5 激光器阵列[3.2]52

§4．1 麦克斯韦方程组55

第四章 半导体激光器的模式理论和光波导特性[4.1]55

§4．2 阈值条件和纵模57

§4．3 增益和受激发射59

§4．4 波导的模式理论60

4．4．1 引言60

4．4．2 有效折射率法61

4．4．3 平板波导的模式63

4．4．4 半导体激光器的侧模66

第五章 半导体激光器的调制特性和噪声特性[5.1]70

§5．1 载流子与光子运动的速率方程70

5．2．1 引言73

5．2．2 光功率—电流特性74

5．2．3 纵模谱75

§5．2 稳态特性78

5．3．1 动态纵模谱80

§5．3 瞬态响应80

5．3．2 接通延迟81

5．3．3 弛豫振荡82

§5．4 噪声特性84

5．4．1 Langevin表达式85

5．4．2 强度噪声86

5．4．3 相位噪声和谱线宽度87

5．5．1 小讯号分析90

§5．5 调制响应90

5．5．2 强度调制91

5．5．3 频率啁啾(Freguencg Chirping)94

5．5．4 大信号调制96

第六章 分布反馈式半导体激光器99

§6．1 引言99

§6．2 DFB激光器结构100

§6．3 耦合波理论102

6．3．1 耦合波方程102

6．3．2 纵模与阈值增益105

6．3．3 耦合系数与阈值性质111

6．3．4 光(功率)—电(流)特性114

§6．4 DFB激光器的输出特性115

6．4．1 连续工作特性115

6．4．2 调制特性117

§6．5 DBR激光器119

§6．6 多段式DFB激光器122

§6．7 传输实验124

第七章 耦合腔半导体激光器127

§7．1 引言127

§7．2 耦合腔的设计模型128

§7．3 耦合腔理论130

7．3．1 耦合系数130

7．3．2 纵模与阔值增益132

7．3．3 边模抑制134

7．3．4 调制响应135

§7．4 C3激光器的工作特性137

7．4．1 纵模控制137

7．4．2 直接调制的最佳偏置139

7．4．3 频率啁啾(Freguencg Chirping)140

7．4．4 光学双稳性141

7．4．5 外腔式半导体激光器143

第八章 量子肼半导体激光器146

§8．1 引言146

8．1．1 超晶格量子阱及递变带隙微结构146

8．1．2 超晶格量子结构的发展147

§8．2 超晶格量子阱的基本概念[8.7][8.8]147

8．2．1 量子化能级和子带148

8．2．2 阶梯状态密度分布152

8．2．3 势阱中量子态的实验观察154

§8．3 量子阱中的复合过程155

8．3．1 辐射复合156

8．3．2 非辐射复合[8.7]158

§8．4 量子阱激光器原理与特性[8.8]161

8．4．1 量子阱激光器的工作原理161

8．4．2 单量子阱和多量子阱激光器168

8．4．3 量子阱激光器实验169

8．4．4 调制与噪声特性175

§8．5 量子结构激光器的新进展177

8．5．1 其它量子阱激光器178

8．5．2 应变超晶格结构及其激光器[8.14,8.28-8.30]179

9．1．1 半导体材料184

§9．1 可见光半导体激光器184

第九章 其它半导体激光器184

9．1．2 激光器结构186

9．1．3 激光器特性187

9．1．4 器件应用189

8．5．3 新型超晶格量子结构简介[8.5,8.6,8.60-8.64]190

§9．2 中、远红外半导体激光器190

9．2．1 引言190

9．2．2 半导体材料190

9．2．3 激光器特性192

9．3．1 引言198

§9．3 表面发射半导体激光器198

9．3．2 基本结构199

9．3．3 激光器特性200

9．3．4 表面发射激光器的应用206

§9．4 集成激光器发射组件207

9．4．1 OEIC的结构207

9．4．2 集成LD发射组件210

9．4．3 集成LD发射组件的发展趋势212

第十章 激光放大器及逻辑器件217

§10．1 激光放大器217

10．1．1 集成光—电式激光放大器217

10．1．2 光—光式放大器218

10．2．1 C3激光器的波长调谐特性226

§10．2 半导体光逻辑器件226

10．2．2 光逻辑运算的结构及逻辑操作227

第十一章 半导体激光器的制作工艺和可靠性229

§11．1 制作工艺概述229

§11．2 外延生长技术230

11．2．2 有机金属化学汽相沉积232

11．2．3 分子束外延235

§11．3 芯片金属化238

11．3．1 金属与半导体接触的电流输运机理238

11．3．2 金属化电极的制作240

§11．4 半导体激光器制作的后工艺241

11．4．1 烧焊及键合241

11．4．2 LD与光纤的耦合242

11．4．3 封装245

§11．5 半导体激光器的可靠性246

11．5．1 退化机理与改进措施246

11．5．2 InGaAsP／Inp激光器与GaAIAs／GaAs激光器退化模式的主要差别249

11．5．3 可靠性保证249

11．2．1 液相外延250

参考文献253