eng
Содержание
Глава 1 . Квантовая механика электрона
Введение
Постулаты квантовой механики
Стационарное уравнение Шредингера
Стационарные состояния
Расчёт стационарных состояний для одномерного потенциала
Квантовая яма
Общий случай
Бесконечная потенциальная яма с квадратным профилем
Стационарная теория возмущений
Стационарные возмущения и вероятности переходов
Общий случай
Синусоидальное возмущение
Матрица плотности
Чисто квантовые ансамбли
Смешанные квантовые ансамбли
Матрица плотности и время релаксации для двухуровневой системы
Дополнения к главе 1
1.
А. Проблемы, накладываемые континуумом : виртуальный квантовый ящик и плотность состояний
1.
Б. Возмущение вырожденного состояния
1.
В. Квантово – размерный эффект Штарка
1.
Г. Гармонический осциллятор
1.
Д. Вероятности переходов и осцилляции Раби
Глава 2. Квантовая механика фотона
Введение
Уравнения Максвелла в обратном пространстве
Свойства преобразования Фурье
Квантование электромагнитных волн
Фотон
Когерентное состояние
Излучение чёрного тела
Дополнения к главе 2
2.
А. Поле излучения осциллирующего заряда : калибровка Лоренца
2.
Б. Тепловидение
Глава 3. Квантовая механика электрон – фотонного взаимодействия
Введение
Гамильтониан дипольного взаимодействия для электронов и фотонов
Линейная оптическая восприимчивость в приближении матрицы плотности
Линейная оптическая восприимчивость : поглощение и оптическое усиление
Скоростные уравнения
Адиабатическое приближение и корпускулярная интерпретация
Стимулированное излучение
Насыщение поглощения
Спонтанное излучение и излучательное время жизни
Спонтанное излучение
Скоростные уравнения с учётом спонтанного излучения
Полихроматические переходы и уравнения Эйнштейна
Повторное рассмотрение скоростных уравнений
Монохроматические одномодовые волны
Многомодовые монохроматические волны
Полихроматические волны
Дополнения к главе 3.
3.
А. Однородное и неоднородное уширение : когерентность света
3.
А.1. Однородное уширение
3.
А.2. Неоднородное уширение
3.
Б. Нестационарные возмущения второго порядка
3.
В. Коэффициенты Эйнштейна для двух предельных случаев: квазимонохроматических и широкополосных оптических переходов
3.
Г. Эквивалентность A × p - и D × E – гамильтонианов и правила сумм Томаса – Райха – Куна
Глава 4. Лазерные колебания
Введение
Инверсия заселённости и оптическое усиление
Инверсия заселённости
Оптическое усиление и насыщение усиления
Трёх – и четырёх – уровневые системы
Оптические резонаторы и порог лазерной генерации
Лазерные характеристики
Внутренние лазерные характеристики и фиксация усиления
Выходная мощность
Спектральные характеристики
Резонаторные скоростные уравнения и динамические характеристики лазеров
Демпфированная генерация
Демпфирование лазерного резонатора модуляцией потерь (переключение добротности)
Синхронизация мод
Дополнения к главе 4
4.
А. Эффект спонтанной эмиссии и фотонная конденсация
4.
Б. Насыщение в лазерных усилителях
4.
В . Электродинамические лазерные уравнения: электромагнитные основы синхронизации мод
4.
Г. Предел Шавлова – Таунса и сила ланжевеновского шума
4.
Д. Пример : лазеры с диодной накачкой
Глава 5. Зонная структура полупроводников
Введение
Кристаллические структуры , блоховские функции и зона Бриллюэна
Энергетические зоны
Эффективная масса и плотность состояний
Динамическая интерпретация эффективной массы и концепции дырок
Статистика носителей заряда в полупроводниках
Статистика Ферми и уровень Ферми
Собственные полупроводники
Легированные полупроводники
Квази – уровень Ферми в неравновесной системе
Дополнения к главе 5.
5.
А. Модель почти свободных электронов
5.
Б. Линейная комбинация атомных орбиталей : модель жёсткой связи
5.
В. k p – метод Кейна
5.
Г. Глубокие центры в полупроводниках
Глава 6. Электронные свойства полупроводников
Введение
Уравнение Больцмана
Механизмы рассеяния
Горячие электроны
“Тёплые” электроны
Горячие электроны : насыщение скорости
Горячие электроны : отрицательная дифференциальная скорость
Рекомбинация
Уравнения переноса в полупроводниках
Дополнения к главе 6.
6
А. Эффект Холла
6
Б. Оптические фононы и фрёлиховское взаимодействие
6.
Б.1. Фононы
6.
Б.2. Фрёлиховское взаимодействие
6.
В. Лавинный пробой
6.
Г. Оже – рекомбинация
Глава 7. Оптические свойства полупроводников
Введение
Дипольные моменты в прямозонных полупроводниках
Оптическая восприимчивость полупроводника
Поглощение и спонтанное излучение
Коэффициент бимолекулярной рекомбинации
Условия оптического усиления в полупроводниках
Дополнения к главе 7
7.
А. Модуляторы электропоглощения на эффекте Франца – Келдыша
7.
Б. Коэффициент преломления полупроводников
7.
Б.1. Средний и дальний ИК – диапазоны
7.
Б.2. Диапазон вблизи края запрещённой зоны
7.
В. Поглощение на свободных носителях
Гдава 8. Полупроводниковые гетероструктуры и квантовые ямы
Введение
Формализм огибающей функции
Квантовая яма
Плотность состояний и статистика системы с квантовой ямой
Оптические межзонные переходы в квантовой яме
Дырочные состояния в валентной зоне
Оптические переходы между зоной проводимости и валентной зоной
Оптические межподзонные переходы в квантовой яме
Оптическое поглощение и угол падения
Сводка по скоростям межзонных и межподзонных переходов
Влияние угла падения
Дополнения к главе 8.
8.
А. Квантовые нити и ящики
8.
Б. Экситоны
8.
Б.1. Трёхмерные экситоны
8.
Б.2. Двумерные экситоны
8.
В. Квантово – размерный эффект Штарка и модуляторы с собственным электрооптическим эффектом
8.
Г. Валентные подзоны
Глава 9. Волноводы
Введение
Геометрический подход к волноводам
Колебательный подход к волноводам
Оптическое ограничение
Взаимодействие между волноводными модами: теория связанных мод
Дополнения к главе 9
9.
А. Оптическое взаимодействие между волноводами
9.
Б. Брэгговские волноводы
9.
В. Преобразование частоты в нелинейных волноводах
9.
В.1. Режим с входящей ТМ – и выходящей ТЕ – модой
9.
В.2. Режим с входящей ТЕ - и выходящей ТМ – модой
9.
Г. Резонаторы Фабри – Перо и брэгговские отражатели
9.
Г.1. Резонатор Фабри – Перо
9.
Г.2. Брэгговские зеркала
Глава 10. Основы физики приборов
Введение
Поверхностные явления
Баръер Шотки
pn – переход
Дополнения к главе 10
10.
А. Несколько вариантов диодов
10.
А.1. Диод с гетеро – pn – переходом
10.
А.2. pin – диод
10.
А.3. Ток утечки диода
Глава 11. Полупроводниковые фотоприёмники
Введение
Распределение носителей в фотовозбуждённом полупроводнике
Фотопроводники
Усиление фотопроводимости
Обнаружительная способность фотопроводника
Время отклика фотопроводника
Фотовольтаические детекторы
Обнаружительная способность фотодиода
Время отклика фотодиода
Фотоприёмник с внутренней эмииссией
Квантово – размерные фотоприёмники
Лавинные фотоприёмники
Дополнение к главе 11
11.
А. Шум фотоприёмника
11.
Б. Физическая природа шума
11.
В. Тепловой шум
11.
Г. Генерационно – рекомбинационный шум
11.
Д. Шум умножения.
11.
Е. Пределы обнаружительной способности: функциональные характеристики, ограниченные фоном
Глава 12. Преобразование оптической частоты
Введение
Механическое описание генерации второй гармоники
Электромагнитное описание квадратичного нелинейно – оптического взаимодействия
Соотношения Мэнли – Роу
Параметрическое усиление
Оптические параметрические генераторы
Оптические параметрические генераторы с одиночным резонансом (SROPO)
Оптические параметрические генераторы с двойным резонансом (DROPO)
Суммарная частота , разностная частота и параметрическое усиление
Дополнения к главе 12
12.
А. Квантовая модель квадратичной нелинейной восприимчивости
12.
Б. Способы реализации фазового согласования в полупроводниках
12.
Б.1. Согласование фаз в режиме двулучепреломления
12.
Б.2. Квазифазовое согласование
12.
В. Ослабление накачки при параметрических взаимодействиях
12.
Г. Спектральные и временные характеристики оптического параметрического генератора
12.
Г.1. OPO с одиночным резонансом
12.
Г.2. ОPO с двойным резонансом : сбалансированный ОPO
12.
Г.3. ОPO с двойным резонансом : общий случай
12.
Д. Параметрические взаимодействия в лазерных резонаторах
12.
Е. Характеристики параметрических генераторов в непрерывном режиме .
Глава 13. Светоизлучающие диоды и лазерные диоды
Введение
Электрическая инжекция и неравновесная плотность носителей
Электролюминесцентные диоды
Электролюминесценция
Внешний и внутренний квантовый выход
Несколько приборных аспектов
Оптическое усиление в диодах с гетеропереходами
Лазерные диоды с двойным гетеропереходом
Лазерный порог
Выходная мощность
Квантово – размерные лазерные диоды
Оптическое усиление в квантово – размерной структуре : общий случай
Порог прозрачности
Лазерный порог квантово – размерного лазера
Правило масштабирования для лазеров с набором квантовых ям
Динамические аспекты лазерных диодов
Характеристики излучения лазерного диода
Спектральное распределение
Пространственное распределение
Дополнения к главе 13
13.
А. Лазеры с распределённой обратной связью ( DFB)
13.
Б. Лазеры с напряжёнными квантовыми ямами
13.
В. Поверхностно – излучающие лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL)
13.
В.1. Условия достижения порога VCSEL
13.
В.2. Функционирование VCSEL
13.
Г. Тепловые аспекты лазерных диодов и мощных приборов
13.
Д. Спонтанное излучение в полупроводниковых лазерах
13.
Е. Насыщение усиления и К – фактор
13.
Ж. Шумы лазерного диода и ширина линии излучения
13.
Ж.1. Уширение линии излучения
13.
Ж.2. Относительная интенсивность шума (RIN) баланс оптической линии связи
13.
З. Униполярные квантово – каскадные лазеры
13.
И. Конкуренция мод : модуляторы с перекрёстным усилением
Предметный указатель