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第1章 半导体波导及其传播模式1

概述1

1.1 电磁过程的基本方程2

1.1.1 麦克斯韦方程组2

1.1.2 波动方程3

1.2 光在波导结构中的传播7

1.2.1 波导方程7

1.2.2 波导模式的正交关系12

1.3 介质的光学性质17

1.3.1 介质的电极化及其克拉默斯－克勒尼希关系18

1.3.2 介质极化及其色散的电子论23

1.3.3 “自由”载流子的带内吸收和等离子振荡折射率29

1.3.4 半导体激光材料的光学性质39

1.3.5 金属材料的光学性质67

1.4 半导体激光器的波导结构79

1.4.1 波导结构的形成79

1.4.2 半导体激光器波导的理论模型88

第2章 突变波导94

2.1 三层平板波导94

2.1.1 电磁模型及其解的性质94

2.1.2 馈入模式——模式折射率大于折射率最高的芯层折射率96

2.1.3 导波模式——模式折射率小于折射率最高的芯层折射率而大于限制层折射率102

2.1.4 辐射模式169

2.1.5 表面等离子体波导183

2.1.6 端面出射212

2.1.7 端面返射239

2.1.8 不平整（粗糙）界面的散射280

2.2 自发发射因子的经典模型290

2.2.1 电磁辐射的经典理论291

2.2.2 半导体波导内一个电子－空穴对作为一个电偶极子的自发辐射功率和效率295

2.2.3 半导体波导中的自发发射因子299

2.2.4 半导体波导结构对侧向模式像散因子的影响303

2.2.5 半导体激光器自发发射因子的测量305

2.3 圆柱形波导320

2.3.1 圆柱波导及其导波模式321

2.3.2 圆柱折射率突变波导的导波模式326

2.3.3 各种偏振的导波模式331

2.3.4 导波模式的截止行为337

2.3.5 弱波导342

2.3.6 数值结果347

2.3.7 微盘波导的自发发射因子358

2.4 矩形波导369

2.4.1 圆谐分析371

2.4.2 远离截止近似389

2.4.3 等效折射率近似397

2.5 多层平板波导411

2.5.1 四层平板波导412

2.5.2 条形弱自建波导443

2.5.3 质量迁移隐埋异质结构中的五层平板波导463

2.6 突变波导模式的频谱结构492

2.6.1 连续谱492

2.6.2 分立谱494