光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王菲，王晓华 著

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• 光泵浦半导体激光器
• 垂直外腔面发射激光器
• VCSEL
• 半导体激光技术
• 光子学
• 光学工程
• 激光物理
• 材料科学
• 微电子学
• 光电技术

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118106909

版次：1

商品编码：11886490

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：186

正文语种：中文

编辑推荐

光学类图书

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内容简介

　　光泵浦面发射半导体激光器是一种新型的半导体激光器，它兼有常规电泵浦边发射和面发射半导体激光器的优点，具有输出功率高、光束质量好、转换效率高、光谱调谐范围宽、输出波长覆盖紫外到中红外波段等突出优势，已经成为当前国际研究的热点之一。《光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术》针对光泵浦面发射半导体激光器的设计理论、制备工艺及输出特性展开了详尽介绍，内容包括半导体增益介质芯片设计与外延生长、芯片封装制备工艺、芯片的热特性、激光器输出特性及其调制特性等。

目录

第1章 引论
1．1 研究意义
1．2 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器的发展历程与研究现状
1．3 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器的基本原理、结构与材料体系
1．4 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器的应用
参考文献

第2章 半导体激光泵浦源技术
2．1 半导体激光器简介
2．2 半导体激光器工作原理
2．3 半导体激光器的工作特性
2．4 半导体激光器的典型封装结构
2．5 半导体激光束泵浦整形技术
参考文献

第3章 半导体增益介质的设计与制备
3．1 基本理论
3．2 半导体增益介质结构设计
3．3 半导体增益介质外延片的生长与测试
3．4 几种典型的半导体增益介质结构
参考文献

第4章 半导体增益介质外延片的后工艺处理
4．1 半导体增益介质外延片衬底减薄工艺研究
4．2 半导体增益介质芯片抛光工艺研究
……

前言/序言

引言 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（VECSELs）是近年来半导体激光技术领域的一项重要突破，其独特的设计和优越的性能使其在科学研究和工业应用中展现出巨大的潜力。与传统的边发射激光器相比，VECSELs具有面发射、易于集成、高功率、高光束质量等优点，尤其是在功率和光束质量方面，更是远超传统的面发射激光器。本书将深入探讨光泵浦VECSELs的核心技术，从基础原理到器件设计、制造工艺、性能表征以及前沿应用，为读者提供一个全面而深入的了解。 第一章 VECSELs基本原理 本章将首先介绍半导体激光器的基本工作原理，包括半导体材料的能带结构、载流子注入、光增益产生、受激辐射以及谐振腔的构成等。在此基础上，我们将重点阐述VECSELs的设计理念，区别于传统边发射激光器，VECSELs利用垂直排列的增益介质和外部谐振腔来实现面发射。详细介绍VECSELs的关键组成部分，包括： 分布式布拉格反射器（DBR）镜： 作为VECSELs的核心结构之一，DBR镜的周期性光学厚度和反射率对激光器的阈值、输出功率和光谱特性至关重要。本章将详细讲解DBR镜的设计原理，包括介质材料的选择、层数的计算以及周期数的优化，并通过理论模型分析其光学响应。 增益区： 增益区是产生受激辐射的关键。对于光泵浦VECSELs，增益区通常由多层量子阱（MQWs）构成，通过吸收泵浦光实现粒子数反转。本章将深入分析不同量子阱结构（如InGaAs/GaAs, InGaAsP/InP等）的设计，讨论阱宽、垒宽、组分以及掺杂浓度对增益谱、吸收谱以及载流子动力学的影响。 外腔谐振腔： VECSELs的外腔通常由一个高反射率的DBR镜（通常集成在芯片上）和一个外部的反射镜组成。外腔的长度、曲率以及反射率的设计直接影响着激光器的模式、光束质量和稳定性。本章将探讨不同外腔构型的设计，包括平腔、凹腔以及混合腔，并分析它们对激光器性能的影响。 泵浦机制： 光泵浦是VECSELs的主要泵浦方式，通常采用高功率的二极管激光器或光纤激光器作为泵浦源。本章将讨论不同泵浦光的波长、功率以及光斑形状对VECSELs效率和功率特性的影响。详细介绍泵浦光的耦合方式，如侧面泵浦、顶面泵浦等，以及如何优化泵浦光的吸收效率。 第二章 VECSELs器件设计与制备 本章将聚焦于VECSELs的实际器件设计和制备过程。从材料选择到工艺流程，将为读者提供一个系统性的指导。 材料选择与外延生长： VECSELs的性能很大程度上取决于外延材料的质量。本章将讨论常用的III-V族半导体材料体系，如GaAs基和InP基，以及它们的优缺点。详细介绍金属有机化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）等外延生长技术，重点讲解如何控制生长温度、流速、组分等参数以获得高质量的增益区和DBR镜。 DBR镜的设计与制备： DBR镜的设计需要精确控制每层介质的厚度和材料折射率。本章将介绍如何利用光学设计软件进行DBR镜的仿真和优化，以及如何通过精密的MOCVD或MBE工艺来实现多层DBR结构的精确生长。 增益区的优化设计： 增益区的量子阱结构的设计直接关系到激光器的增益系数和阈值。本章将介绍如何根据目标输出波长和泵浦源的波长，设计最优的量子阱数、阱宽、垒宽和组分，以最大化吸收增益。同时，还将讨论如何在增益区中引入导波结构，以增强增益与光场的耦合。 芯片制备工艺： VECSELs芯片的制备涉及多道复杂的光刻、刻蚀、金属化等工艺。本章将详细介绍芯片的退火、刻蚀、电极制作以及芯片的切割等工艺步骤。重点讨论如何实现DBR镜的平整度和反射率，以及如何保证增益区的均匀性。 外腔集成与封装： VECSELs需要与外部光学元件集成形成谐振腔。本章将介绍外腔的搭建方式，包括反射镜的固定、对准以及如何实现高效的光学耦合。同时，还将讨论VECSELs的封装技术，如热沉设计、引线键合等，以保证器件的稳定性和可靠性。 第三章 VECSELs性能表征与优化 本章将详细介绍VECSELs的各项性能指标的测量方法以及如何通过优化设计来提升器件性能。 输出功率与效率： 测量VECSELs在不同泵浦功率下的输出光功率，并计算光-光转换效率和量子效率。本章将分析影响输出功率的因素，如增益、反射率、内部损耗等，并提出相应的优化策略。 光谱特性： 测量VECSELs的输出光谱，包括中心波长、光谱宽度和纵模间隔。本章将分析影响光谱特性的因素，如增益谱、DBR镜的反射谱、外腔模式等，并介绍如何通过调整外腔长度或选择合适的DBR镜来获得单纵模输出。 光束质量： VECSELs的高光束质量是其重要优势之一。本章将介绍M2因子等光束质量评价指标，并讲解如何通过优化外腔构型、球面像差控制等手段来获得高质量的输出光束。 热学特性： 半导体激光器在工作过程中会产生热量，影响其性能和寿命。本章将分析VECSELs的散热问题，介绍热沉设计、热管理等技术，并讨论如何减小温度变化对激光器性能的影响。 稳定性与可靠性： 激光器的长期稳定工作是其应用的关键。本章将讨论VECSELs的稳定性测试方法，包括功率稳定性、波长稳定性等，并探讨影响器件可靠性的因素，如材料缺陷、工艺应力等。 第四章 VECSELs的先进技术与前沿发展 本章将介绍VECSELs领域最新的技术进展和未来的发展方向。 高功率VECSELs： 随着应用需求的不断提升，开发更高功率的VECSELs是当前的研究热点。本章将讨论多片级联、多单元阵列等技术，以及如何通过优化泵浦方案、散热设计来提升器件的输出功率。 窄线宽与单模VECSELs： 在某些应用领域，如光谱测量、精密光学干涉等，需要极窄线宽的VECSELs。本章将介绍采用分布式反馈（DFB）结构、外腔滤波等技术来实现窄线宽和单模输出。 高重复频率与锁模VECSELs： 飞秒/皮秒超短脉冲激光器在科研和工业领域具有广泛应用。本章将介绍锁模技术在VECSELs中的应用，如增益开关锁模、被动锁模等，以及如何获得高重复频率的超短脉冲输出。 不同波长VECSELs： 除了近红外波段，开发可见光、紫外光以及中红外波段的VECSELs也具有重要意义。本章将讨论针对不同波段的材料体系和器件设计。 集成与多功能VECSELs： 将VECSELs与其他光学元件或电子器件集成，可以构建更复杂的光学系统。本章将探讨VECSELs与光电器件、光纤、微透镜等阵列的集成技术，以及如何实现多功能VECSELs。 第五章 VECSELs的应用领域 本章将展示VECSELs在各个领域中的广泛应用。 激光加工： VECSELs的高功率和优良的光束质量使其在材料加工领域具有巨大潜力，如精密焊接、切割、表面改性等。 显示技术： VECSELs在全息显示、投影显示等领域可以提供高亮度、高分辨率的成像光源。 生物医学： VECSELs在生物成像、光动力疗法、显微镜等领域可以提供特定波长的相干光源。 通信与传感： VECSELs的稳定输出和可调谐性使其在光通信、光传感、激光雷达等领域具有重要应用。 基础科学研究： VECSELs是精密光谱学、非线性光学、冷原子物理等基础科学研究的重要工具。 结论 光泵浦VECSELs作为一种新兴的半导体激光技术，凭借其独特的优势，正在不断拓展其应用领域。本书旨在为读者提供一个全面而深入的VECSELs技术指南，从基础原理到器件设计、制备、表征以及前沿应用，希望能为相关领域的研究人员、工程师和学生提供有益的参考。随着技术的不断进步，VECSELs必将在未来的科技发展中扮演越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这次偶然的机会，我看到了这本书，不得不说，书名本身就充满了学术气息和前沿的探索感。尽管我并非该领域的专业研究人员，但“光泵浦”、“垂直外腔面发射”这些关键词，足以引起我对其中技术原理的好奇。我联想到，这本书或许是在深入剖析一种特殊的激光器工作机制，一种可能与传统激光器在结构或工作模式上有着显著区别的设计。我很好奇，这种“垂直外腔面发射”的技术，究竟是为了解决哪些现有技术的瓶颈，或者带来了哪些新的性能优势？是不是在提高效率、降低成本、或者实现更小型化方面有着突破性的进展？这本书的装帧设计，那种略显深邃的蓝色配以抽象的光线图案，也给我一种专业、严谨的科技感，似乎在暗示着书中所蕴含的知识深度。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的书名时，脑海里立刻浮现出实验室里闪烁着微光的仪器，以及科学家们专注研究的身影。虽然我没有机会阅读书中的具体内容，但从“光泵浦”、“垂直外腔面发射”这些技术术语来看，它似乎是在探讨一种高度专业化的激光技术。我猜测，这本书的读者群可能主要集中在光学、电子工程、材料科学等相关领域的科研人员和学生。我好奇书中是否会详细介绍这种激光器的工作原理，包括光泵浦的能量注入方式、腔体的结构设计，以及垂直发射的物理机制。是否会涉及到相关的材料选择、器件制造工艺，以及性能测试和优化方法？对于我这样一个对科技发展有着浓厚兴趣的普通读者来说，这本书的价值，或许更多地体现在它所代表的科学探索精神，以及对未来科技可能带来的影响的某种预示。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺有意思的，封面选用了深邃的蓝色，点缀着一些抽象的光线图案，给人一种科技感和神秘感兼具的视觉冲击。书脊的烫金字体清晰醒目，触感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，一看就是正规出版物的质感。我特别喜欢它纸张的选取，不是那种过于光滑的反光纸，而是带有细微纹理的哑光纸，阅读时不会刺眼，而且墨迹的印刷效果也很好，清晰锐利，文字的排版也算得上是赏心悦目，行间距和字号的搭配都比较合理，即便长时间阅读也不会觉得疲劳。封底的简介，虽然我并没有深入研究书中的具体内容，但仅仅从文字中透露出的信息来看，它似乎在描绘一个关于激光技术领域前沿探索的故事。那些专业的术语，虽然我有些似懂非懂，但也能感受到其背后蕴含的深厚技术积累和研究价值。这本书的整体呈现，给我的第一印象是专业、严谨，并且在细节上透露出出版方的用心。

评分☆☆☆☆☆

这本《光泵浦垂直外腔面发射半导体激光技术》的书名，让我对其内容产生了浓厚的兴趣，即使我不是该领域的专家。它传递出一种高度专业化的信息，仿佛指向了半导体激光技术的一个细分且前沿的领域。“光泵浦”这个词，让我联想到能量的输入方式，而“垂直外腔面发射”则暗示了一种特殊的输出方式，这与我过去接触到的某些激光器的工作原理可能有所不同。我脑海中勾勒出的画面是，这本书可能在详尽地解析这种技术的物理基础，探索其在理论上的可能性，并且可能还会涉及相关的实验验证和工程实现。它给我一种感觉，这本书不仅仅是一本技术手册，更可能是一份关于创新和突破的记录，展示了科学家们如何通过精巧的设计，将光能转化为具有特定指向性和特性的激光束。

评分☆☆☆☆☆

在我最近一次逛书店的时候，偶然瞥见了这本书的书名，当时就被“光泵浦”、“垂直外腔面发射”这些词汇吸引了。虽然我对半导体激光器方面的知识了解不多，但“技术”这两个字无疑勾起了我探索的兴趣。它给我的感觉，就像是在揭示一个隐藏在科技光辉背后的精密世界，那些我们日常生活中习以为常的激光应用，背后可能有着如此复杂而精巧的设计。我当时就想象，这本书里会不会详细地介绍那种微小的激光芯片是如何被制造出来的？是不是会讲解光是如何被“泵浦”进去，然后又以一种垂直于表面的方式发射出来的？这种垂直发射的方式，听起来就很有趣，和我们通常理解的激光器似乎有所不同。这本书的封面设计，以一种沉静的蓝色调为主，中间有流动的光带，也恰好呼应了书名中的“光”和“发射”的概念，视觉上颇具吸引力。