本书针对半导体激光器，强调其理论基础和理论的系统性。主要内容包括：光增益理论、光波导理论、谐振腔理论、半导体发光、速率方程分析和典型半导体激光器的理论。
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目录
前言
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 与时问有关的微扰 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 k选择条件 61
3.3.2 k·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
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