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§1-1 固体光吸收和光辐射的量子力学微扰理论1

1-1-1 与时间有关的微扰理论1

4-3-1 光电二极管的两种工作方式 （111

第一章 固体中的光吸收和光发射1

1-1-2 跃迁几率3

§1-2 固体中的光吸收过程4

§1-3 带间光吸收5

1-3-1 直接跃迁5

1-6-2 激子光吸收 （16

1-3-2 间接跃迁6

4-2-3 典型的光电导探测器 （17

1-3-3 影响本征吸收边的因素8

1-4-1 载流子浓度填充效应对吸收边的影响10

§1-4 重掺杂半导体中的吸收10

1-4-2 带尾效应11

§1-5 电场中的光吸收13

§1-6 激子吸收14

1-6-1 瓦尼尔激子15

§1-7 自由载流子的光吸收17

§1-8 定域杂质吸收18

§1-9 固体中的光发射过程19

§1-10 罗斯布莱克－肖克莱（VanRosbreck-shockley）关系20

§1-11 带间辐射复合23

1-11-1 直接复合跃迁23

1-11-2 间接复合跃迁23

§1-12 局域能态上的辐射复合24

1-12-1 主带与浅杂质能级间的跃迁24

1-12-2 施主－受主对的辐射复合25

1-12-3 等电子陷阱上的复合26

§1-13 非辐射复合过程28

1-13-1 多声子发射复合28

1-13-2 俄歇复合过程29

1-13-3 表面复合32

§1-14 光吸收和辐射的爱因斯坦关系32

1-14-1 爱因斯坦关系32

1-14-2 受激辐射放大条件——粒子数反转34

1-15-1 均匀增宽谱线——洛仑兹线型函数35

§1-15 光谱线的线型函数35

1-15-2 非均匀增宽谱线——高斯线型函数36

习题38

第二章 固体的光学常数39

§2-1 光的电磁理论和物质的光学常数39

§2-2 光在界面处的反射和折射基本规律42

2-2-1 反射定律和折射定律42

2-2-2 菲涅耳公式43

2-3-1 光在无损耗介质界面上的反射44

§2-3 光在媒质分界面上的反射特性44

2-3-2 空气与导体界面的反射46

§2-4 全反射和古斯－汉欣位移47

2-4-1 全反射47

2-4-2 古斯－汉欣位移48

§2-5 薄膜中的多重反射50

§2-6 固体介质的色散52

2-6-1 电介质色散的经典理论52

2-6-2 自由载流子吸收引起的色散54

2-6-3 晶格振动的光吸收和色散56

2-7-1 介电常数的实部与虚部的关系57

§2-7 光学常数之间的相互关系57

2-7-2 折射率实部与虚部之间的关系58

2-7-3 反射的幅度和相角60

习题二61

§3-1 p-n结的电场、电势和结宽62

3-1-1 p-n结的能带图62

第三章 p-n结与异质结62

3-1-2 突变结的电场、电势和结宽63

3-1-3 线性缓变结的电场、电势和结宽65

§3-2 p-n结的电流电压特性68

3-2-1 p-n结理想的电流电压特性68

3-2-2 非理想p-n结的电流电压特性71

§3-3 p-n结的电容73

3-3-1 势垒电容73

3-3-2 扩散电容74

§3-4 p-n结击穿75

3-4-1 隧穿效应75

3-4-2 雪崩倍增75

3-5-1 光伏效应77

§3-5 p-n结的光伏效应77

3-5-2 光照下p-n结的电流电压关系78

§3-6 异质结79

3-6-1 晶格匹配79

3-6-2 通过界面态的复合82

§3-7 异质结能带图82

3-7-1 不考虑界面态时的能带图82

3-7-2 考虑界面态时的能带图85

§3-8 突变异质结的内建电势及结宽度86

§3-9 异质结的电流电压特性90

3-9-1 扩散模型90

3-9-2 异型异质结电流输运的其他模型92

§3-10 突变同型异质结94

3-10-1 热电子发射模型95

3-10-2 扩散模型95

3-10-3 双肖特基二极管模型95

§3-11 异质结的基本特性98

习题三100

第四章 光电探测器101

§4-1 光电探测器的特性参数和噪声101

4-1-1 光电探测器的特性参数101

4-1-2 光电探测器中的噪声102

§4-2 光电导探测器103

4-2-1 光电导效应103

4-2-2 光电导探测器的特性105

§4-3 光电二极管111

4-3-2 光电二极管的工作原理112

4-3-3 p-i-n光电二极管114

4-3-4 肖特基势垒（M-S结）光电二极管117

§4-4 雪崩光电二极管119

4-4-1 雪崩光电二极管工作原理119

4-4-2 倍增因子M和倍增噪声因子F（M）119

4-4-3 雪崩光电二极管的信噪比121

4-4-4 典型的雪崩光电二极管的结构和特性122

§4-5 长波长光纤通信用探测器123

4-5-1 长波长光纤通信用的p-i-n光电二极管124

4-5-2 长波长光纤通信用雪崩光电二极管125

§4-6 电荷耦合摄象器件127

4-6-1 CCD的MOS结构及工作原理127

4-6-2 CCD的传输原理129

4-6-3 电荷耦合摄象器件130

4-6-4 CCD摄象器件的主要特性132

4-6-5 电荷耦合摄象器件（CCD）的应用133

§4-7 异质结光电晶体管（HPT）134

4-7-1 异质结光晶体管工作原理134

4-7-2 光增益系数135

4-7-3 异质结光晶体管（HPT）的频率特性和输出噪声特性137

4-7-4 异质结光晶体管的发展138

习题四141

第五章 半导体发光二极管142

§5-1 半导体发光二极管原理——载流子的注入和复合发光143

5-1-1 载流子的注入143

5-1-2 发光二极管的复合机理145

§5-2 发光二极管用晶体及其发光机理147

5-2-1 发光二极管用晶体148

5-2-2 GaAs晶体及其发光机理148

5-2-3 GaP晶体及其发光机理149

5-2-4 GaAs1-xPx晶体及其发光机理151

5-2-5 蓝色发光二极管晶体152

§5-3 发光二极管的结构与特性153

5-3-1 发光二极管的结构153

5-3-2 发光二极管的特性154

5-4-2 注入效率ηi157

5-4-1 外量子效率和内量子效率157

§5-4 发光二极管的效率157

5-4-3 辐射效率η？158

5-4-4 出光效率159

§5-5 红外上转换磷光体的发光机理161

§5-6 光纤通信用的发光二极管164

5-6-1 光纤通信用发光二极管的结构165

5-6-2 光纤通信用发光二极管的特性167

§5-7 发光二极管的应用170

5-7-1 发光二极管用作简单指示光源170

5-7-2 发光二极管用作显示器件171

5-7-3 发光二极管用作光耦合器172

习题五174

§6-1 概述175

第六章 半导体激光器175

§6-2 半导体激光器的光学增益177

6-2-1 载流子反转分布的条件177

6-2-2 平均爱因斯坦系数B（E）179

6-2-3 直接带隙半导体的光学增益180

§6-3 法布里－珀罗光谐振腔和光的自激振荡183

6-3-1 法布里－珀罗光谐振腔183

6-3-2 振荡的阈值条件184

6-3-3 稳态振荡的建立185

§6-4 半导体激光器的横模186

6-4-1 平板波导中波的传播187

6-4-2 对称平板介质波导的导波模式189

6-4-3 平板介质波导中的TE模190

6-4-4 光波导的限制因子194

§6-5 半导体激光器的稳态特性195

6-4-5 增益波导中的横模195

6-5-1 阈值电流196

6-5-2 功率输出198

6-5-3 效率199

6-5-4 光谱特性201

6-5-5 远场辐射图203

§6-6 半导体激光器的瞬态效应206

6-6-1 电光耦合速率方程206

6-6-2 电光延迟207

6-6-3 电光耦合速率方程式的稳态解208

6-64 电光耦合速率方程的瞬态解209

§6-7 异质结半导体激光器212

6-7-1 单异质结激光器213

6-7-2 双异质结激光器214

6-7-3 长波长半导体激光器217

§6-8 量子阱激光器219

6-8-1 量子阱中的电子状态219

6-8-2 量子阱中的带间复合跃迁221

6-8-3 量子阱半导体激光器的结构和特性222

§6-9 分布反馈半导体激光器（DFB）223

6-9-1 布拉格反射223

6-9-2 分布反馈激光器的特性224

6-9-3 分布反馈激光器的结构225

6-9-4 分布布拉格反射式（DBR）激光器226

习题六227

第七章 固体激光器228

§7-1 概述228

§7-2 粒子数反转的产生和增益系数229

7-2-1 三能级系统230

7-2-2 四能级系统231

7-2-3 亚稳态能级232

7-2-4 增益系数233

§7-3 固体激光工作物质234

7-3-1 红宝石235

7-3-2 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）240

7-3-3 钕玻璃243

§7-4 泵浦系统245

7-4-1 泵浦光源245

7-4-2 泵浦腔248

§7-5 光谐振腔249

7-5-1 光谐振腔的稳定性250

7-5-2 光谐振腔的损耗251

§7-6 固体激光器的特性252

7-6-1 速率方程252

7-6-2 固体激光器的阈值条件254

7-6-3 固体激光器的输出特性256

§7-7 调Q激光器259

7-7-1 调Q原理259

7-7-2 调Q的方法261

7-7-3 调Q激光器的输出特性263

§7-8 锁模激光器264

7-8-1 锁模的特性265

7-8-2 锁模的方法266

习题七267

参考文献269