《半导体光电子学课件》绪论.ppt

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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,绪 论,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。,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

2、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-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。,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

3、单模、窄线宽、波长可调（动态单模）DBR-LD 和 DFB-LD 目前从570nm到1600nm波长范围内均有室温连续工作的激光器。,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。,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

4、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,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,量子点半导体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,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。,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,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,