二極管激光器已經成為重要的商業(yè)產品。從光盤播放機中的讀寫頭到光纖通信系統(tǒng)中的發(fā)射機，二極管激光器已被廣泛應用在許多領域。隨著產品的可靠性和制造工藝的提高，不僅在消費產品中，而且在數據通信網和電信網中，二極管激光器都有了新的應用。雖然基于GaAs的“短”波長（大約0.07～0.09／μm）激光器和基于InP的“長”波長（大約1.3～1.6μm）激光器仍然能夠滿足大多數應用的需要，但對于波長更短的可見光范圍，以及波長更長的IR范圍，人們的關注程度都在不斷提高，并在開發(fā)各種相應的實用光源。對于研究生和有經驗的工程師來說，在這樣一個飛速發(fā)展的領域里，既要掌握基礎知識又要了解最先進的前沿動態(tài)就變得非常困難。 本書的目的是為有一定理論基礎的學生提供一本二極管激光器和相關的集成光路方面的教科書。本書所介紹的大多是很前沿的領域，但同時也提供了許多基本的背景材料。附錄中既包含了各種背景材料，也包含了對一些更為前沿課題的更詳細的闡述。因此通過適當地使用附錄，可以使本書成為不同程度學生的學科教材，并且本書內容完備，自成體系。 本書適合研究生水平。學生需要掌握基本的本科程度的量子力學。固體物理和電磁場理論知識，并且最好能夠先修一門光電子入門課程。不過，附錄1和3介紹了所需的大部分基礎識。因此，只要讀者能夠仔細研讀這些附錄，即使略微欠缺某些背景知識也可以使用該書。實際上，第1章至第 章以及附錄1至附錄7全面地介紹了大多數種類的二極管激光器，用這些內容就可以為那些缺乏所需背景知識的學生開設一門相對基礎的課程。也就是說，用這些內容甚至可以開設本科高年級的課程。 另一方面，如果要用本書作為研究生高級教材，則無需包括前7個附錄的內容（當然，這些內容仍可以作為參考，隨附習題也可以作為作業(yè)，以確保學生理解這些內容。不過，附錄5闡述了模式增益和損耗的定義，由于業(yè)界的很多人士對這一概念都不甚了解，因此我們仍建議復習該附錄）。在較快地講完前3章后，可以進入第4、5兩章，這兩章詳細分析了增益和激光器動態(tài)。若要更詳盡地分析增益的物理機理，可以講授附錄8至附錄12中的某些內容。 引入這些內容可以為這一重要問題提供完整的分析。 第6章至第8章分析了有關二極管激光器的各種電磁波問題，這些內容對于理解現代通信鏈路和網絡中采用的各類先進器件都是比較基本的內容。不過，把這些材料留到最后，可以使學生首先對激光器的工作原理有較為全面的理解和掌握，而不至于被側向波導分析所需的各種數學方法所困擾。這樣，只通過一門課程就可以獲得對激光器工作性能的理解和分析能力。第6章介紹了微擾和耦合模理論，第7章介紹了介電波導分析方法。第6章是為了強調其內容的普遍性，我們無需了解側向模式分布的細節(jié)就可以推導出這些非常有用的方法。利用這些耦合模結果，我們將再次分析光柵和DFB激光器。 多年來，人們用來分析這些器件的主要都是這些方法。但是，本書在第3章中，首先利用了精確的矩陣相乘方法來分析基于光柵的DFB和DBR激光器，由此所得的近似公式與耦合模理論結果推導出的公式是一致的。由于計算機的普及，以及采用復光柵設計的具有多個獨立節(jié)段的激光器的出現，我們認為，應當把矩陣相乘法作為主要方法傳授給學生。垂直腔激光器的出現也證實了這一方法的價值。然而，應該認識到，耦合模理論有利于將復波導幾何特性的描述簡化為簡單的解析公式，這對于設計工作尤為有用。第8章將前7章中的大多數知識結合起來，提供了一套相對復雜的集成光路的設計實例。 第7章和第8章還介紹了一些基本的數值方法。隨著成本較低的工作站和相關軟件的出現，這些方法在求解復矩陣方程方面的作用日益增加。第7章為光波導分析引入了有限差分法，第8章為分析實際的PIC結構而介紹了光束傳輸法。 與該領域的其他教科書不同，本書是一本工程教材。學生在深入了解復雜的物理細節(jié)（諸如材料增益過程或者介電波導中的模式耦合）之前，首先應掌握一些能力，即根據對物理表象的理解來解決一些實際的二極管激光器問題的能力。這樣既可以激勵大家學習基礎原理細節(jié)，又提供了一套工具，可以將每次學到的新知識點立刻用于解決實際問題。本書也注重了描述的準確性和一致性。比如，書中仔細區(qū)分了LED和激光器的內部量子效益，計算增益時不但闡明了分析方法，而且顯示了與實驗數據的一致性。最后，我們注意將所有章節(jié)和附錄中的符號保持一致，從而保證了全書內容的完整性。
鄂公網安備 42010302001612號 