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目录1

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10

6．跃迁速率分布11

§3 介质电极化11

1．复电极化率12

2．K—K色散关系14

3．振子强度16

4．“自由”电子的贡献16

§4 光子吸收和发射17

1．共振吸收、受激发射和自发发射17

2．一个始态只对应一个终态18

3．一个始态对应所有的终态20

4．爱因斯坦关系20

5．折射率色散的效应22

参考文献23

第二章 半导体发光24

§5 半导体知识24

1．能带24

2．载流子27

§6 异质结构32

1．p-N异质结32

2．p-P异质结36

3．i-P异质结38

4．异质结构39

§7 矩阵元计算40

1．本征半导体——有k选择条件40

2．k·？微扰近似41

3．重掺杂半导体——无k选择条件43

4．常数矩阵元近似43

§8 发光特性计算45

1．本征半导体发光45

2．重掺杂半导体发光51

参考文献53

第三章 光子波传播54

§9 电磁辐射54

1．麦克斯韦方程54

2．玻印廷矢量56

3．相速度和群速度57

§10 界面反射和折射58

1．斯涅耳定律58

2．TE波的菲涅耳公式59

3．TM波的菲涅耳公式61

4．界面全内反射64

§11 薄膜内多次反射66

1．上下界面的反射率和透射率66

2．介质薄膜的反射率和透射率68

3．合成波分析69

4．有损耗介质薄膜71

§12 高斯光束72

1．波函数72

2．光束性质74

3．厄米—高斯光束76

参考文献78

§13 介质光波导特性79

1．光子波横向限制79

第四章 介质光波导79

2．光子波端面反射81

3．光子波端面出射83

§14 阶跃折射率平板波导86

1．三层波导分析87

2．五层波导分析90

3．模式厚度92

§15 渐变折射率平板波导93

1．等效波导厚度93

2．线性波导分析94

3．平方波导分析96

4．高斯近似98

5．光增益平板波导99

§16 折射率长条波导101

1．矩形波导分析101

2．圆形波导分析105

参考文献108

第五章 速率方程分析109

§17 稳态分析109

1．速率方程109

2．单纵模方析111

3．多纵模分析114

§18 瞬态分析116

1．延迟时间和启动时间116

2．弛豫振荡118

3．小信号调制120

§19 不均匀效应123

1．光增益空间烧孔123

2．自脉动和双稳态125

§20 激光谱线宽度129

1．自然展宽130

2．相位涨落和强度涨落130

3．噪声展宽133

4．瞬态现象135

参考文献136

第六章 半导体激光器137

§21 半导体激光器特性137

1．光振荡条件137

2．主要特性参数139

§22 双异质结构激光器144

1．阈值电流密度144

2．载流子侧向扩散和电流侧向扩展147

3．近场图形和远场图形151

§23 分布反馈激光器154

1．耦合波分析154

2．光振荡条件157

3．耦合系数158

4．光增益耦合160

1．能带分裂为一系列子带161

§24 量子阱激光器161

2．能带状态密度分布163

3．载流子密度164

4．电偶极矩矩阵元165

5．量子阱半导体发光167

6．阈值电流密度169

7．SCH量子阱激光器170

8．载流子在能带内弛豫的效应173

1．工作特性174

§25 垂直腔表面发射激光器174

2．布拉格反射镜177

§26 微腔激光器179

1．有效光子状态密度分布180

2．载流子寿命减小和光放大本领增大184

3．速率方程分析184

参考文献187

附录188