光电子学与光子学——原理与实践（第二版）

作者简介

本书是光电子和光子学领域的经典教材， 主要内容包括光的波动性、 介质波导与光纤、 半导体学与发光二极管、 受激辐射器件——光放大器和激光器、 光电探测器和图像传感器、 光的偏振和调制等。每章除了基本内容外， 还给出了一些附加专题来适当介绍先进技术和产品化光电子器件的实例， 扩大和深化读者对基本内容的理解。本书力求采用尽可能少的数学推导而强调通过物理概念来说明原理， 提供了许多例题和习题， 使得基本概念与实际器件相联系。 本书可作为光电子科学与技术、 电子科学与技术、 物理电子学专业本科生的教材或研究生的教学参考书， 同时也适合从事相关行业的科技工作者和教师阅读。

书籍目录

第1章  光的波动性

1.1  均匀介质中光的波动性

1.2  折射率和色散

1.3  群速度和群折射率

1.4  磁场、 辐照度和坡印廷矢量

1.5  斯涅耳折射定律和全反射（TIR）

1.6  菲涅耳方程

1.7  增透膜和介质镜

1.8  光的吸收和复折射率

1.9  时间相干性和空间相干性

1.10  波的叠加和干涉

1.11  多波干涉和光学谐振腔

1.12  衍射原理

选学专题

1.13  干涉仪

1.14  薄膜光学——薄膜中光波的多次反射

1.15  平板内光波多次反射和非相干波

1.16  光的散射

1.17  光子晶体

习题

第2章  介质波导与光纤

2.1  对称平面介质平板波导

2.2  平面波导中的模间色散和波导色散

2.3  阶跃折射率分布光纤

2.4  数值孔径 (Numerical Aperture)

2.5  单模光纤中的色散

2.6  色散位移光纤和色散补偿（Dispersion Modified Fibers and Compensation）

2.7  比特率、 色散及电学和光学带宽

2.8  渐变折射率（GRIN）光纤

2.9  光纤的衰减损耗

2.10  光纤的制造

选学专题

2.11  波分复用： WDM

2.12  光纤和DWDM中的非线性效应

2.13  布拉格光纤（Bragg Fibers）

2.14  光子晶体光纤——多孔光纤

2.15  光纤布拉格光栅和传感器

习题

第3章  半导体学与发光二极管

3.1  半导体概念和能带概述

3.2  半导体的统计分布

3.3  非本征半导体

3.4  直接带隙和间接带隙半导体： E-k能带图

3.5  pn结原理

3.6  pn结的反向电流

3.7  pn结动态电阻和电容

3.8  复合寿命

3.9  pn结的能带图

3.10  异质结

3.11  发光二极管（LED）： 基本原理

3.12  量子阱高亮度LED

3.13  LED材料和结构

3.14  LED的效率和光通量

3.15  LED的基本特性

3.16  光纤通信应用的LED

3.17  荧光粉和白光LED

选学专题

3.18  LED电子技术

习题

第4章  受激辐射器件——光放大器和激光器

4.1  受激辐射、 光子放大、 激光器

4.2  受激辐射率和辐射截面

4.3  掺铒光纤放大器

4.4  气体激光器： He-Ne激光器

4.5  气体激光器的输出光谱

4.6  激光振荡： 阈值增益因子和增益带宽

4.7  光增益曲线加宽及其线宽

4.8  脉冲激光器： 调Q（Q开关）和锁模技术

4.9  半导体激光器原理

4.10  异质结半导体激光器

4.11  量子阱器件

4.12  激光二极管的基本特性

4.13  稳态半导体速率方程： 激光二极管方程

4.14  单频半导体激光器

4.15  垂直腔面发射激光器

4.16  半导体光放大器

选学专题

4.17  超辐射LED和谐振腔LED： SLD和RCLED

4.18  激光器直接调制

4.19  全息技术

习题

第5章  光电探测器和图像传感器

5.1  pn结光电二极管原理

5.2  肖克莱拉莫定理和外光生电流

5.3  吸收系数和光电探测器材料

5.4  量子效率和响应度

5.5  pin光电二极管

5.6  雪崩光电二极管

5.7  异质结光电二极管

5.8  肖特基结光电探测器

5.9  光电晶体管

5.10  光电导探测器和光电导增益

5.11  基本光电二极管电路

5.12  光电探测器的噪声

5.13  图像传感器

选学专题

5.14  光伏器件： 太阳能电池

习题

第6章  光的偏振与调制

6.1  光的偏振

6.2  各向异性介质中的光传播现象： 双折射现象

6.3  双折射光学器件

6.4  旋光效应和圆双折射

6.5  液晶显示器

6.6  电光效应

6.7  集成光调制器

6.8  声光调制器

6.9  法拉第旋光效应和光隔离器

6.10  非线性光学和二次谐波产生

选学专题

6.11  琼斯矢量

习题

附录A  高斯分布

附录B  立体角

附录C  基本辐射度和光度学

附录D  重要的数学公式

附录E  部分定义与基本公式

附录F  符号和缩写

内容概要

S.O.Kasap教授是加拿大萨斯喀彻温大学电气工程系资深教授和加拿大电子材料与器件首席科学家，具有丰富的教学和实践经验。

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