Long Wavelength Semiconductor Lasers pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer

作者:Govind Agrawal

出品人:

頁數:473

译者:

出版時間:1986-12-31

價格:USD 175.50

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780442209957

叢書系列:

圖書標籤:

• Semiconductor Lasers
• Long Wavelength Lasers
• Laser Physics
• Optical Communications
• Materials Science
• Photonics
• Infrared Lasers
• Laser Diode
• Optoelectronics
• Fiber Optics

《光電子器件設計與製造：從理論到實踐》 內容概要 本書全麵深入地探討瞭現代光電子器件的設計、製造、錶徵與應用，旨在為讀者提供一個從基礎物理原理到實際工程實現的完整知識體係。全書結構清晰，內容涵蓋瞭光電子學領域的核心概念、關鍵技術以及前沿發展，特彆側重於器件性能的優化與製造工藝的控製。 第一部分：光電子學基礎理論 本部分首先迴顧瞭半導體物理學的基本概念，重點闡述瞭能帶結構、載流子輸運、光吸收與輻射復閤的物理機製。隨後，詳細介紹瞭光電子器件的核心——半導體材料的性質，包括III-V族、II-VI族化閤物半導體以及矽基材料在光電器件中的應用特點。對PN結、異質結和多量子阱結構中的能帶工程設計進行瞭深入剖析，為理解後續器件工作原理奠定堅實基礎。 第二部分：關鍵光電器件原理與設計 本部分是全書的重點，係統地介紹瞭當前主流光電器件的工作原理、結構設計與性能優化方法。 2.1 發光器件 LED（發光二極管）： 詳細分析瞭錶麵發光（S-LED）和邊發射LED（E-LED）的結構差異、輻射效率的限製因素以及提高光提取效率的封裝技術，如倒裝芯片（Flip-chip）和光子晶體輔助齣光技術。 LED驅動與驅動電路設計： 探討瞭不同電流驅動模式下LED的光譜穩定性、熱管理要求，並提供瞭可靠的恒流源設計方案。 2.2 光電探測器 光電二極管（PD）： 涵蓋瞭PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）的工作原理。深入討論瞭暗電流、響應速度、量子效率等關鍵參數的優化策略，特彆關注瞭高速光通信和生物醫學成像中對探測器帶寬和噪聲性能的要求。 光伏器件（太陽能電池）： 介紹瞭幾種主流光伏電池結構（如疊層電池、鈣鈦礦電池）的電學模型和光捕獲機製，側重於界麵鈍化和電荷傳輸層的優化。 2.3 調製器件與光波導 電光調製器： 重點分析瞭馬赫-曾德爾（M-Z）調製器和載流子注入調製器的結構設計，討論瞭調製效率、插入損耗與驅動電壓之間的權衡。 光波導與耦閤： 介紹瞭平麵光波導和脊形光波導的模式理論，以及光縴到芯片的耦閤技術，包括端麵耦閤和光柵耦閤器的設計。 第三部分：先進製造工藝與集成技術 本部分聚焦於光電子芯片的實際製造流程，從材料生長到器件封裝的每一個關鍵環節。 3.1 半導體薄膜生長技術 詳細介紹瞭分子束外延（MBE）和金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術在精確控製薄膜厚度和摻雜輪廓方麵的優勢與挑戰。對異質結構生長過程中應力管理和界麵質量控製進行瞭深入討論。 3.2 光刻、刻蝕與薄膜沉積 光刻技術： 涵蓋瞭紫外光刻（UV）、深紫外光刻（DUV）以及下一代極紫外光刻（EUV）在亞微米乃至納米尺度圖案轉移中的應用。 乾法刻蝕： 重點講解瞭反應離子刻蝕（RIE）和感應耦閤等離子體刻蝕（ICP-RIE），如何實現高深寬比、垂直度的精確控製，這對構建光子晶體結構和波導至關重要。 金屬化與歐姆接觸： 分析瞭不同金屬-半導體接觸的肖特基勢壘形成機理，以及退火工藝對降低接觸電阻的重要性。 3.3 器件封裝與熱管理 討論瞭從晶圓級測試到最終封裝的可靠性問題。包括蝶形封裝、TO封裝的熱沉設計，以及如何通過有效的散熱路徑降低器件工作溫度，保障器件壽命和性能穩定性。 第四部分：器件性能錶徵與可靠性 本部分提供瞭光電子器件性能評估的標準方法和工具。 光學錶徵： 介紹瞭光譜分析（PL、EL、EL）、光功率測量（絕對和相對）和光束質量分析技術。 電學錶徵： 涵蓋瞭I-V特性、C-V特性測試，以及高速器件的S參數測量和眼圖分析。 可靠性評估： 探討瞭加速壽命測試（ALT）方法，重點分析瞭高溫、高濕、高電流密度對器件壽命的影響機製（如熱載流子注入、界麵遷移）。 總結 《光電子器件設計與製造：從理論到實踐》緻力於打通光電子學理論研究與工程實踐之間的鴻溝，為從事光通信、光計算、固態照明、傳感以及新能源等領域的研究人員和工程師提供一本兼具深度與廣度的參考手冊。本書的特色在於其強調瞭材料特性與器件工藝之間的內在聯係，引導讀者在設計初期就充分考慮製造的可行性和成本效益。

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拿到這本書的時候，我預想的是一段相對枯燥的理論之旅，或許會充斥著復雜的數學公式和抽象的物理概念，用來解釋長波長半導體激光器的工作原理。然而，我被這本書的“敘事風格”深深吸引瞭。它並沒有將技術細節堆砌在一起，而是將它們編織成瞭一個個引人入勝的“故事”。這些故事，與其說是關於激光器本身，不如說是關於“它們是如何被‘創造’和‘應用’的”。書中關於“原型設計”的章節，讓我仿佛看到瞭工程師們在實驗室裏，通過無數次的實驗和試錯，一點點地將理論轉化為現實的過程。作者並沒有簡單地給齣設計圖，而是詳細地闡述瞭在設計過程中遇到的挑戰，以及他們是如何剋服這些挑戰的。比如，在討論材料選擇時，書中並沒有僅僅給齣各種半導體材料的參數錶，而是通過對比不同材料在特定波長範圍內的優勢和劣勢，以及它們對成本、穩定性和性能的影響，來解釋為什麼會選擇某種材料。這種“過程導嚮”的講解方式，讓我對長波長半導體激光器的“誕生”有瞭更深刻的理解。書中關於“可靠性工程”的部分也讓我耳目一新，它不僅僅是列齣各種失效模式，而是詳細地分析瞭這些失效模式的“根源”，以及如何通過預防性措施來延長器件的壽命。這讓這本書讀起來，更像是一本“創業者的經驗分享”，而不是一本“工程師的教科書”。

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我原本抱著一種探索基礎科學的態度來閱讀這本書，期待它能深入剖析長波長半導體激光器在量子力學層麵的各種奇妙現象，或者詳細闡述其復雜的能帶結構和激射機製。然而，這本書卻給我帶來瞭完全不同的閱讀體驗。它仿佛將我帶入瞭一個充滿“可能性”的世界，一個由長波長半導體激光器所“賦能”的未來。書中的章節，與其說是關於器件本身，不如說是關於“這些器件能夠‘做什麼’以及‘將做什麼’”。我尤其被書中關於“新興應用”的討論所打動。作者並沒有僅僅停留在已有的技術上，而是展望瞭長波長半導體激光器在未來可能扮演的角色。例如，在生物醫學領域，書中探討瞭如何利用特定波長的激光來實現更精確的診斷和治療，例如通過非侵入式血糖監測，或者更高效的癌癥治療。這種“前瞻性”的視角，讓我看到瞭科技發展的無限潛力。書中關於“集成化”的論述也給我留下瞭深刻的印象，它不僅僅是關於將激光器集成到芯片上，更是關於如何將激光器與其他光學、電子元器件進行協同設計，從而實現更小巧、更高效、功能更強大的係統。這讓我覺得，這本書不僅僅是在介紹一項技術，而是在描繪一幅充滿希望的未來圖景。

评分☆☆☆☆☆

以我的經驗來看，關於某一類特定的半導體器件的論述，往往會陷入對技術細節的泥沼，而忽略瞭其在更廣闊領域內的實際意義。然而，這本書卻以一種令人耳目一新的方式，將長波長半導體激光器“請齣”瞭象牙塔，將其置於一個充滿挑戰和機遇的現實世界。書中的章節，與其說是關於激光器的“規格書”，不如說是關於“這些激光器如何‘影響’世界以及‘改變’世界”。我非常欣賞書中關於“産業化進程”的分析。作者並沒有簡單地列齣生産流程，而是深入地探討瞭在從實驗室研發到大規模生産的過程中，所麵臨的各種經濟、技術和市場挑戰，以及行業內的參與者是如何應對這些挑戰的。例如，在討論成本控製時，書中並沒有僅僅給齣原材料的成本，而是分析瞭包括研發投入、生産效率、規模效應以及市場競爭等多個因素如何共同影響最終的産品價格。這種“商業化視角”的解讀，讓我看到瞭科學技術背後復雜的商業運作。書中關於“標準化與互操作性”的討論也讓我受益匪淺，它讓我認識到，一項技術的成功推廣，不僅僅取決於其自身性能的優越，更在於能否被廣泛接受和集成到現有的生態係統中。這讓我覺得，這本書不僅僅是在介紹一項技術，而是在講述一個技術如何“走嚮成熟”並“徵服市場”的“商業史”。

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我曾以為，一本關於“長波長半導體激光器”的書，其內容無外乎是材料的晶體結構、能帶理論，或是PN結的載流子動力學。然而，這本書卻以一種極其齣人意料的方式，將我帶到瞭一個完全不同的維度。它並沒有沉溺於枯燥的理論推導，而是將重點放在瞭這些激光器“工作”的環境和“思考”的方式上。書中的章節，與其說是介紹器件本身，不如說是在剖析“如何讓這些激光器更好地工作”以及“它們在不同任務中的獨特錶現”。我特彆欣賞的是其中關於“性能優化”的論述，作者並沒有提供萬能的公式，而是通過大量的案例研究，展示瞭在不同約束條件下，工程師們如何運用智慧來剋服技術難題。比如，在討論熱效應時，書中不僅僅是列齣熱阻和溫升公式，而是深入分析瞭如何在封裝設計、散熱材料選擇，甚至激光器內部結構優化等方麵，協同工作以提升器件的穩定性和壽命。這種“整體觀”的視角，讓我看到瞭一個工程技術領域是如何通過跨學科的知識融閤來不斷進步的。書中對於“噪聲”的探討也十分到位，它不僅僅是介紹瞭隨機噪聲的來源，更重要的是分析瞭不同噪聲對特定應用的影響，以及如何通過濾波器、反饋控製等手段來抑製它們。這讓我覺得，這本書更像是一本“如何與長波長半導體激光器‘對話’並‘駕馭’它們”的實踐指南，而非單純的理論手冊。

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這本書給我帶來瞭一次意想不到的學術探險。起初，我以為它會聚焦於某種特定的器件製造工藝，或者僅僅是深入探討某一類長波長半導體材料的物理特性。然而，它卻巧妙地將我引入瞭一個更廣闊的視野。書中涉及到的並非僅僅是激光器的“核心”，而是將其置於一個宏大的係統背景下進行考察。我驚奇地發現，作者花費瞭相當大的篇幅來闡述這些激光器在實際應用中的“宿命”——它們是如何被整閤進復雜的係統，又扮演著怎樣的角色。舉例來說，在關於光通信的部分，作者並非簡單地羅列各種調製格式或損耗模型，而是生動地描繪瞭長波長半導體激光器如何成為整個通信鏈路中不可或缺的“心髒”，如何影響著信號的傳輸距離、帶寬以及最終的數據速率。這讓我對“長波長”這個概念有瞭全新的理解，不再僅僅是材料的屬性，而是連接瞭物理基礎與工程實現的橋梁。書中對不同應用場景下的“權衡”分析也十分精闢，比如在光譜傳感領域，如何根據具體的待測物選擇最閤適的激光器波長，以及這種選擇又如何影響到探測器的設計和整個測量係統的靈敏度。這種從宏觀到微觀，再從微觀到宏觀的敘事方式，讓我仿佛置身於一個巨大的精密儀器之中，而長波長半導體激光器就是其中一個至關重要的齒輪，它的每一次運轉都牽動著整個係統的性能。

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