光通信用半導(dǎo)體激光器

1 緒論：光通信基礎(chǔ)知識
1．1 概述
1．2 光通信簡介
1．2．1 光通信基礎(chǔ)
1．2．2 重要的巧合
1．2．3 光放大器
1．2．4 完整的技術(shù)
1．3 半導(dǎo)體激光器圖片
1．4 本書結(jié)構(gòu)
1．5 問題
2 激光器的基礎(chǔ)知識
2．1 概述
2．2 激光器簡介
2．2．1 黑體輻射
2．2．2 黑體輻射的統(tǒng)計熱力學(xué)觀點
2．2．3 幾種概率分布函數(shù)
2．2．4 態(tài)密度
2．2．5 黑體光譜
2．3 黑體輻射：愛因斯坦的觀點
2．4 激射的含義
2．5 自發(fā)輻射、受激輻射和激射之間的差異
2．6 一些激射系統(tǒng)例子
2．6．1 摻鉺光纖激光器
2．6．2 氦-氖氣體激光器
2．7 小結(jié)
2．8 問題
2．9 習(xí)題
3 半導(dǎo)體激光材料1：基礎(chǔ)
3．1 概述
3．2 能帶和輻射復(fù)合
3．3 半導(dǎo)體激光器材料體系
3．4 確定帶隙
3．4．1 Vegard定律：三元化合物
3．4．2 Vegard定律：四元化合物
3．5 晶格常數(shù)、應(yīng)變和臨界厚度
3．5．1 薄膜外延生長
3．5．2 應(yīng)變和臨界厚度
3．6 直接和間接帶隙
3．6．1 色散圖
3．6．2 色散圖的特點
3．6．3 直接和間接帶隙
3．6．4 聲子
3．7 小結(jié)
3．8 問題
3．9 習(xí)題
4 半導(dǎo)體激光材料2：態(tài)密度、量子阱和增益
4．1 概述
4．2 半導(dǎo)體中電子和空穴的密度
4．2．1 方程式（4．9 ）的變換：有效質(zhì)量
4．2．2 方程式（4．9 ）的變換：包含帶隙
4．3 量子阱激光材料
4．3．1 理想量子阱中的能級
4．3．2 實際量子阱中的能級
4．4 量子阱中的態(tài)密度
4．5 載流子數(shù)
4．5．1 準(zhǔn)費(fèi)米能級
4．5．2 空穴數(shù)與電子數(shù)
4．6 激射條件
4．7 光增益
4．8 半導(dǎo)體光增益
4．8．1 聯(lián)合態(tài)密度
4．8．2 占據(jù)因子
4．8．3 比例常數(shù)
4．8．4 線寬展寬
4．9 小結(jié)
4．10 學(xué)習(xí)要點
4．11 問題
4．12 習(xí)題
5 半導(dǎo)體激光器的運(yùn)行
5．1 概述
5．2 簡單的半導(dǎo)體激光器
5．3 激光器的定性模型
5．4 吸收損失
5．4．1 帶間和自由載流子吸收
5．4．2 能帶-雜質(zhì)吸收
5．5 速率方程模型
5．5．1 載流子壽命
5．5．2 穩(wěn)態(tài)的重要性
5．5．3 增益和光子壽命的單位
5．5．4 斜率效率
5．6 腔面鍍膜器件
5．7 完整DC分析
5．8 小結(jié)
5．9 問題
5．10 習(xí)題
6 半導(dǎo)體激光器電學(xué)性質(zhì)
6．1 概述
6．2 p-n結(jié)基礎(chǔ)
6．2．1 載流子密度作為費(fèi)米能級位置的函數(shù)
6．2．2 p-n結(jié)中的能帶結(jié)構(gòu)和電荷
6．2．3 非偏p-n結(jié)中的電流
6．2．3．1 擴(kuò)散電流
6．2．3．2 漂移電流
6．2．4 內(nèi)置電壓
6．2．5 空間電荷區(qū)寬度
6．3 外加偏置的半導(dǎo)體p-n結(jié)
6．3．1 外加偏置和準(zhǔn)費(fèi)米能級
6．3．2 復(fù)合和邊界條件
6．3．3 少子準(zhǔn)中性區(qū)擴(kuò)散電流
6．4 半導(dǎo)體激光器p-n結(jié)
6．4．1 二極管理想因子
6．4．2 閾值處的固定準(zhǔn)費(fèi)米能級
6．5 二極管特性總結(jié)
6．6 激光器的金屬接觸
6．6．1 能級定義
6．6．2 能帶結(jié)構(gòu)
6．7 激光器歐姆接觸的實現(xiàn)
6．7．1 金屬-半導(dǎo)體結(jié)中的電流傳導(dǎo)：熱離子發(fā)射
6．7．2 金屬-半導(dǎo)體結(jié)中的電流傳導(dǎo)：隧穿電流
6．7．3 二極管電阻和接觸電阻的測量
6．8 小結(jié)
6．9 問題
6．10 習(xí)題
7 光學(xué)腔
7．1 概述
7．2 本章 概述
7．3 法布里-珀羅光腔概述
7．4 激光腔支持的光學(xué)縱模
7．4．1 標(biāo)準(zhǔn)具支持的光學(xué)模式：一維激光腔
7．4．2 長標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍
7．4．3 法布里-珀羅激光器腔體中的自由光譜范圍
7．4．4 法布里-珀羅激光器的光學(xué)輸出
7．4．5 縱模
7．5 基于光譜的增益計算
7．6 光腔中的橫向模式
7．6．1 真實激光器中橫向模式的重要性
7．6．2 全反射
7．6．3 橫向電場和橫向磁場模式
7．6．4 波導(dǎo)模式的定量分析
7．7 二維波導(dǎo)設(shè)計
7．7．1 二維限制
7．7．2 有效折射率方法
7．7．3 針對激光器的波導(dǎo)設(shè)計
7．8 小結(jié)
7．9 問題
7．10 習(xí)題
8 激光器調(diào)制
8．1 概述：數(shù)字和模擬光傳輸
8．2 數(shù)字傳輸規(guī)格
8．3 激光器小信號調(diào)制
8．3．1 小信號調(diào)制的測量
8．3．2 LED的小信號調(diào)制
8．3．3 回顧激光器速率方程
8．3．4 小信號均勻激光器響應(yīng)的推導(dǎo)
8．3．5 小信號激光器均勻響應(yīng)
8．4 激光器AC電流調(diào)制
8．4．1 推導(dǎo)大綱
8．4．2 激光器調(diào)制的測量和方程
8．4．3 激光器調(diào)制響應(yīng)分析
8．4．4 時間常數(shù)效應(yīng)示范
8．5 激光器帶寬的極限
8．6 相對強(qiáng)度噪聲測量
8．7 大信號調(diào)制
8．7．1 眼圖建模
8．7．2 激光器系統(tǒng)注意事項
8．8 小結(jié)
8．9 學(xué)習(xí)要點
8．10 問題
8．11 習(xí)題
9 分布反饋激光器
9．1 單波長激光器
9．2 單波長激光器的必要性
9．2．1 單波長器件的實現(xiàn)
9．2．2 窄增益介質(zhì)
9．2．3 高自由光譜范圍和中等增益帶寬
9．2．4 外部布拉格反射器
9．3 分布反饋激光器：概述
9．3．1 分布反饋激光器：物理結(jié)構(gòu)
9．3．2 布拉格波長和耦合
9．3．3 單位往返增益
9．3．4 增益包封
9．3．5 分布反饋激光器：設(shè)計與制作
9．3．6 分布反饋激光器：零凈相位
9．4 分布反饋激光器的實驗數(shù)據(jù)
9．4．1 相位對閾值電流的影響
9．4．2 相位對腔體功率分布及斜率的影響
9．4．3 相位對單模良率的影響
9．5 建模分布反饋激光器
9．6 耦合模式理論
9．6．1 衍射的直觀圖像
9．6．2 分布反饋激光器的耦合模式理論
9．6．3 測量
9．7 固有單模激光器
9．8 其他類型的光柵
9．9 學(xué)習(xí)要點
9．10 問題
9．11 習(xí)題
10 其他：色散，制造及可靠性
10．1 概述
10．2 色散和單模器件
10．3 激光器的溫度效應(yīng)
10．3．1 波長的溫度效應(yīng)
10．3．2 直流特性的溫度效應(yīng)
10．4 激光器制造：晶圓生長，晶圓制造，芯片制造與測試
10．4．1 襯底晶圓制造
10．4．2 激光器設(shè)計
10．4．3 異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長
10．4．3．1 異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長：分子束外延
10．4．3．2 異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長：金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積
10．5 光柵制作
10．5．1 光柵制作
10．5．2 光柵二次生長
10．6 晶圓制造
10．6．1 晶圓制造：脊形波導(dǎo)
10．6．2 晶圓制造：掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)與脊形波導(dǎo)
10．6．3 晶圓制造：垂直腔面發(fā)射激光器
10．7 芯片制造
10．8 晶圓測試和良率
10．9 可靠性
10．9．1 單個器件測試和失效模式
10．9．2 失效的定義
10．9．3 老化速率的阿倫尼烏斯關(guān)系
10．9．4 老化速率，F(xiàn)IT和MTBF分析
10．10 結(jié)束語
10．11 小結(jié)
10．12 問題
10．13 習(xí)題
附錄
附錄1 國際單位制詞頭（SI詞頭）
附錄2 單位換算表
附錄3 常用物理量
附錄4 中英文詞匯對照表
參考文獻(xiàn)