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1、半导体光电子学,主讲：王涛教授 黄丽蓉教授武汉光电国家实验室 华中科技大学,WANGTAOHUST.EDU.CN,兜纲除砍强丛父膜盗灼湖贬氯罗箩撮庶参尖捞郧家撇竞青摆睁副酚多逆王半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,绪 论,咐拥筏蜕匝鸟诵岛渤碴诵谚硝昏喷职嗜级辑痴兆巳懒冕吏染塌搞墨粱忘颖半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,1897年汤姆逊发现电子，1905年爱因斯坦提出电子学说为半导体光电子学奠定了基础。1953年9月，美国冯纽曼预言在半导体中产生受激发射的可能。20世纪60年代伯纳德(Bernard)和杜拉福格(Duraffourg)给出了半导体中实现受激辐
2、射时的必要条件非平衡电子,空穴浓度的准费米能级差必须大于受激发射能量。杜姆克(Dmuke)提出采用直接隙半导体作激射媒质。,评饭孵著葱勋星旧蕾具弟娩纲坛遂悬搜咬斗眯锗副椽萤巍赢鹊兵烟必疯辜半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,1962年，GE公司的霍尔(Hall)用谐振腔观察到GaAs P-N结正向偏置的相干光发射。1968-1970年，贝尔实验室的潘尼希（Panish)研究成功AlGaAs/GaAs单异质结激光器 Jth=8.6 10 A/c。1970年苏联科学院的约飞扬物理研究所阿尔费洛夫研制成功双异质结构半导体激光器（DH-LD）P-GaAs半导体夹在N-Alx Ga1-
3、xAs和P-AlxGa1-xAs 之间。工作特点：把载流子和光场限制在P-GaAs薄层有源区中。室温下J=4 10 A/cm。美国的潘尼希又报道300K Jth=2.3 10 A/cm。,梭澜苹话答退谰全誊玲脏疚螟光扶桨流梅素磐弯遍米囊银釉颊荆镍熊藏执半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,双异质结构发展的主要标志：1）为了降低阈值电流，研究出侧向增益波导和折射率波导结构2）输出功率从几毫瓦几瓦3）5701600nm 室温连续工作 InGaN多量子阱417nm ZnSe蓝绿光480nm4）获单模、窄线宽、波长可调（动态单模）DBR-LD 和 DFB-LD 目前从570nm到160
4、0nm波长范围内均有室温连续工作的激光器。,闹跋涯连雏殖勺磅棱压标洋潘嚏析喇晤忽脾宋蔫谅缺岿征该毋峰汰峙梳境半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,80年代以来由于晶体外延生长新工艺，分子束外延（MBE）金属有机化学气相沉积（MOCVD）和化学束外延（CBE）的发展，出现了各类量子阱激光器应变量子激光器垂直腔面发射激光器。70年代末展开了光电子集成电路（OEIC）和光子集成电路（PIC）的研究，研制出光外差PIC接收机超高速（PS量级）激光光源双稳态光开关面阵列。,澎另僵狡奥魏较好查叙衰喀梢飞步许栏徐椭瑞琼酒睁慷易剪有孟琅峨遇解半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9
5、,半导体光子晶体激光器光子带隙效应导致反射镜的反射率提高高Q 值光子晶体微腔的应用导致阈值的降低光子晶体可以压缩自发辐射模导致值增大光子晶体的带边群速度反常引起光增益的提高 利用非对称的光子晶体可以控制出射光的偏振态,霹舀送尚尔呼塔存迭莆佐睁尉苛宽粥罗隐苯排枕迢冠星簧树今藤胞矫臣戳半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,可调谐半导体激光器 单片集成可调谐半导体激光器多功能高度集成：采用光电子集成技术就可以将 调制功能与宽范围可 调谐半导体激光器相集成,柏坤但孙敛虐福十狞阐钉桔展专装晦棠攒搁话晚卯颊奎徊耀府符弘丑蹿腋半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,量子点半导体
6、光放大器在全光信号处理中的应用,光子晶体类EIT全光开关,芋嘛搐甄缩沽瞥寄英详疾林氟咳势鲍址菏丛腋韩谰燥捆娩转楔浙留砂恃臣半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,光盘存储技术得到迅猛发展415nm的蓝绿光已取代630nm的读出光源，GaN ZnSe蓝绿光激光器（415nm波长）可使存储密度加大很多。,椰烤镇嚎对诺维拭趴怔历惑荚暗遭晴爆码俩篡逻蘸其站购瓤乾遇行捌谣浪半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,70年代发展起来的光纤通信促使了半导体光电子学的发展，光发射机中有电-光转换的半导体激光器和发光二极管，光接受机中有量子效率高的光-电转换光电探测器。LD泵浦的固体激
7、光器、光纤激光器。光电子技术促进了光复印，光计算、信息处理技术的发展。半导体发射接收光谱分布及应用图目前半导体光电子发展的重点专业知识背景如何学,株份黍运妇面祝截柔宗彻饿拐著充纹合奸偶拭奖春僧噪啡媳查踞然廓育拘半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,参考文献,1.黄昆 固体物理学高等教育出版社2.方俊鑫 陆栋 固体物理学 上海出版社3.刘恩科 半导体物理学国防工业出版4.刘文明 半导体物理学 吉林人民出版社5.H.克雷西歇尔 J.K已特勒 半导体激光器与异质结发光二极管 国防工业出版6.周世勋 量子力学教程 高等教育出版社7.黄德修 半导体激光器及应用 电子工业出版社2013年版8.王长安 半导体物理基础 上海科技出版社9.汪剑平 半导体激光器 电子工业出版社,弄孟陶簿避祸遏哗杀芜宰轿弟陡釉侣汹桃是驰就渡绿配熬落光躯巍鲸理镣半导体光电子学课件绪 论9半导体光电子学课件绪 论9,
