量子电子学报
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国际刊号:1007-5461
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光电子器件设计\制模和模拟

  在过去的30年里,世界见证了以Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体为基础的光电子器件的快速发展。以前工作的重点主要放在搞懂这些器件的理论基础,以及它们在电信网络、光盘(CD)、数据储存器等领域的技术开发上。随着光电子器件在发光、显示、光纤传感器、光纤陀螺仪、光学相干拓扑学等新领域中的应用,对光电子器件的研究拓展到了探索新材料(Ⅲ族氮化物合金和Ⅱ-Ⅵ族化合物)和新结构(量子线、量子点和量子纳米结构)。由于制造技术和标准化过程已较成熟,不确定因素很少,因此在提高现有器件的性能和开发新器件时,设计和模拟成为主要手段。数字技术和计算机硬件的最新发展为复杂的计算机辅助设计、制模和模拟提供了一个功能很强的平台。光电子器件的发展重复了电子器件的发展过程:从单个到集成;从技术密集型到设计密集型;从反复试验到计算机辅助模拟和优化。高级的光电子器件是用化合物半导体制成,几何结构复杂,运行在变化的条件下,很难对它们的控制方程求解,运用数字技术直接对物理控制方程求解,是解决上述问题的好途径,它使理论预言与实验结果基本一致。

  本书在物理模型和数值分析的基础上,探讨了光电子器件的设计和制模问题,重点放在应用方面。运用数字技术对物理方程求解,演示了如何设计一个新的器件或增强一些现有器件的性能,包括一些半导体的光电子器件,例如:半导体激光二极管(LDs)、电吸收调制器(EAMs)、半导体光放大器(sOAs)、超辐射发光二极管(sLEDs)以及它们的集成系统。

  本书共12章,分成三部分,第一部分由第2―5章组成,讲述模化光电子器件时,物理方程的推导和说明:1.引言;2.光学模型;3.材料模型I:半导体的带结构;4.材料模型II:光学增益;5.载体传输及热扩散模型。第二部分由第6―9章组成,讲述控制方程的数字求解技术,以及如何将这些求解技术应用于器件的模拟:6.光学方程式的求解技术;7.材料增益方程的求解技术;8.载体传输及热扩散方程的求解技术;9.器件性能的数值分析。第三部分由第10-12章组成,给出了光电子器件的实际设计、模拟案例:10.半导体激光二极管的设计及模型的案例;11.其它单个光电子器件的设计及制模案例;12.集成的光电子器件的设计和制模案例。

  本书作者李洵是加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)电子和计算机工程系的教授。他1988年在北方交通大学获得博士学位,至今共撰写了160篇科技论文,并创建了阿波罗光电公司,开发了该公司的一个主要软件产品“高级激光二极管模拟器”。他是OSA及SPIE成员,并且是IEEE的资深成员。

  本书给出了一步一步进行设计和模拟的一些实例及详细的数字计算法,所介绍的方法论能帮助光电子学研究者、器件设计者和研究生学会如何从描述这些器件的第一原理中获得控制方程,还能学会如何求控制方程的数值解。

  刘克玲,退休研究员

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