當前光網絡和光纖到戶的極速發展，一本針對此領域的工具書非常有必要。本譯著包括光通信基礎、激光器基礎、半導體激光器的基礎、材料、設計、工作、特性以及調制等方面的簡介，甚至還有工藝實現等知識，同時還有很多實例，能使初學者或欲了解光通信激光器的相關領域科研人員，作為全局了解半導體激光器光通信再合適不過了。

●1緒論：光通信基礎知識11.1概述11.2光通信簡介11.2.1光通信基礎11.2.2重要的巧合31.2.3光放大器41.2.4完整的技術51.3半導體激光器圖片51.4本書結構71.5問題82激光器的基礎知識92.1概述92.2激光器簡介92.2.1黑體輻射92.2.2黑體輻射的統計熱力學觀點112.2.3幾種概率分布函數112.2.4態密度122.2.5黑體光譜152.3黑體輻射：愛因斯坦的觀點162.4激射的含義182.5自發輻射、受激輻射和激射之間的差異202.6一些激射繫統例子212.6.1摻鉺光纖激光器212.6.2氦-氖氣體激光器212.7小結232.8問題242.9習題253半導體激光材料1：基礎263.1概述263.2能帶和輻射復合263.3半導體激光器材料體繫283.4確定帶隙303.4.1Vegard定化合物313.4.2Vegard定化合物323.5晶格常數、應變和臨界厚度333.5.1薄膜外延生長343.5.2應變和臨界厚度343.6直接和間接帶隙373.6.1色散圖373.6.2色散圖的特點403.6.3直接和間接帶隙403.6.4聲子413.7小結433.8問題433.9習題444半導體激光材料2：態密度、量子阱和增益464.1概述464.2半導體中電子和空穴的密度464.2.1方程式(4.9)的變換：有效質量484.2.2方程式(4.9)的變換：包含帶隙504.3量子阱激光材料514.3.1理想量子阱中的能級524.3.2實際量子阱中的能級544.4量子阱中的態密度554.5載流子數574.5.1準費米能級574.5.2空穴數與電子數584.6激射條件594.7光增益604.8半導體光增益614.8.1聯合態密度624.8.2占據因子634.8.3比例常數644.8.4線寬展寬644.9小結654.10學習要點664.11問題664.12習題675半導體激光器的運行705.1概述705.2簡單的半導體激光器715.3激光器的定性模型715.4吸收損失745.4.1帶間和自由載流子吸收755.4.2能帶-雜質吸收765.5速率方程模型775.5.1載流子壽命795.5.2穩態的重要性805.5.3增益和光子壽命的單位815.5.4斜率效率835.6腔面鍍膜器件845.7完整DC分析875.8小結895.9問題905.10習題916半導體激光器電學性質946.1概述946.2p-n結基礎946.2.1載流子密度作為費米能級位置的函數956.2.2p-n結中的能帶結構和電荷986.2.3非偏p-n結中的電流1006.2.3.1擴散電流1006.2.3.2漂移電流1006.2.4內置電壓1016.2.5空間電荷區寬度1026.3外加偏置的半導體p-n結1046.3.1外加偏置和準費米能級1046.3.2復合和邊界條件1056.3.3少子準中性區擴散電流1086.4半導體激光器p-n結1106.4.1二極管理想因子1106.4.2閾值處的固定準費米能級1106.5二極管特性總結1116.6激光器的金屬接觸1126.6.1能級定義1126.6.2能帶結構1146.7激光器歐姆接觸的實現1176.7.1金屬-半導體結中的電流傳導：熱離子發射1186.7.2金屬-半導體結中的電流傳導：隧穿電流1196.7.3二極管電阻和接觸電阻的測量1206.8小結1216.9問題1226.10習題1237光學腔1257.1概述1257.2本章概述1267.3法布裡-珀羅光腔概述1277.4激光腔支持的光學縱模1287.4.1標準具支持的光學模式：一維激光腔1287.4.2長標準具的自由光譜範圍1297.4.3法布裡-珀羅激光器腔體中的自由光譜範圍1317.4.4法布裡-珀羅激光器的光學輸出1337.4.5縱模1347.5基於光譜的增益計算1357.6光腔中的橫向模式1377.6.1真實激光器中橫向模式的重要性1387.6.2全反射1407.6.3橫向電場和橫向磁場模式1417.6.4波導模式的定量分析1427.7二維波導設計1467.7.1二維1467.7.2有效折射率方法1467.7.3針對激光器的波導設計1487.8小結1497.9問題1507.10習題1508激光器調制1538.1概述：數字和模擬光傳輸1538.2數字傳輸規格1548.3激光器小信號調制1558.3.1小信號調制的測量1568.3.2LED的小信號調制1578.3.3回顧激光器速率方程1598.3.4小信號均勻激光器響應的推導1618.3.5小信號激光器均勻響應1638.4激光器AC電流調制1648.4.1推導大綱1648.4.2激光器調制的測量和方程1658.4.3激光器調制響應分析1678.4.4時間常數效應示範1698.5激光器帶寬的極限1708.6相對強度噪聲測量1728.7大信號調制1738.7.1眼圖建模1748.7.2激光器繫統注意事項1758.8小結1768.9學習要點1768.10問題1778.11習題1789分布反饋激光器1809.1單波長激光器1809.2單波長激光器的必要性1819.2.1單波長器件的實現1839.2.2窄增益介質1839.2.3高自由光譜範圍和中等增益帶寬1839.2.4外部布拉格反射器1859.3分布反饋激光器：概述1869.3.1分布反饋激光器：物理結構1869.3.2布拉格波長和耦合1889.3.3單位往返增益1889.3.4增益包封1899.3.5分布反饋激光器：設計與制作1909.3.6分布反饋激光器：零淨相位1919.4分布反饋激光器的實驗數據1949.4.1相位對閾值電流的影響1949.4.2相位對腔體功率分布及斜率的影響1949.4.3相位對單模良率的影響1969.5建模分布反饋激光器1989.6耦合模式理論2019.6.1衍射的直觀圖像2019.6.2分布反饋激光器的耦合模式理論2029.6.3測量κ2069.7固有單模激光器2079.8其他類型的光柵2089.9學習要點2099.10問題2109.11習題21010其他：色散，制造及可靠性21210.1概述21210.2色散和單模器件21310.3激光器的溫度效應21510.3.1波長的溫度效應21510.3.2直流特性的溫度效應21610.4激光器制造：晶圓生長，晶圓制造，芯片制造與測試21910.4.1襯底晶圓制造21910.4.2激光器設計22010.4.3異質結構生長22110.4.3.1異質結構生長：分子束外延22110.4.3.2異質結構生長：金屬有機物化學氣相沉積22110.5光柵制作22310.5.1光柵制作22310.5.2光柵二次生長22410.6晶圓制造22510.6.1晶圓制造：脊形波導22510.6.2晶圓制造：掩埋異質結構與脊形波導22610.6.3晶圓制造：垂直腔面發射激光器22810.7芯片制造23010.8晶圓測試和良率23110.9可靠性23210.9.1單個器件測試和失效模式23310.9.2失效的定義23410.9.3老化速率的阿倫尼烏斯關繫23410.9.4老化速率，FIT和MTBF分析23510.10結束語23710.11小結23810.12問題23910.13習題239附錄241附錄1國際單位制詞頭（SI詞頭）241附錄2單位換算表242附錄3常用物理量242附錄4中英文詞彙對照表243參考文獻247

本書以通用光通信以及對半導體激光器的需求開始，通過討論激光器的基礎理論，轉入半導體的有關詳細內容。書中包含光學腔、調制、分布反饋以及半導體激光器電學性能的章節，此外還涵蓋激光器制造和可靠性的主題。本書可供半導體激光器、通信類研發人員、工程師參考使用，也適用於高年級本科生或研究生，作為主修的半導體激光器的課程，亦可作為光子學、光電子學或光通信課程的教材。

（美）大衛·J.克洛斯金David J.Klotzkin 著 著 賈曉霞//段瑞飛 譯

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