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第1章 绪论1

1.1垂直腔面发射激光器的研究意义1

1.2垂直腔面发射激光器的研究进展3

参考文献4

第2章 半导体器件7

2.1能带7

2.1.1半导体材料7

2.1.2基本晶体结构7

2.1.3共价键与能带9

2.2热平衡载流子浓度12

2.2.1本征载流子浓度12

2.2.2施主与受主14

2.3载流子的输运现象16

2.3.1载流子的漂移与扩散16

2.3.2满足半导体器件的基本方程20

2.4半导体器件的基本结构22

2.4.1p-n结22

2.4.2发光二极管31

2.5半导体激光器33

2.5.1半导体激光器的原理33

2.5.2典型半导体激光器的分类35

参考文献37

第3章 垂直腔面发射激光器的基础理论42

3.1垂直腔面发射激光器简介42

3.1.1垂直腔面发射激光器的结构42

3.1.2垂直腔面发射激光器的主要特点46

3.1.3阵列47

3.2微腔基础理论49

3.2.1微腔中的自发辐射49

3.2.2法布里-珀罗谐振腔50

3.2.3反射镜51

3.3自发辐射的计算54

3.3.1基于光子态密度计算自发辐射54

3.3.2基于费米黄金定律计算自发辐射62

3.4微腔的工作原理68

3.4.1对光限制的三维光子晶体结构68

3.4.2介质圆柱体的发射模式68

3.4.3三维介质柱70

参考文献71

第4章 垂直腔面发射激光器的设计、外延、制备与测试74

4.1垂直腔面发射激光器的设计理论74

4.1.1速率方程及光电特性分析74

4.1.2模式增益、镜面反射、有效腔体结构76

4.1.3边界效应80

4.1.4垂直腔面发射激光器的设计84

4.2垂直腔面发射激光器的外延88

4.2.1外延技术88

4.2.2外延工艺的关键因素93

4.3垂直腔面发射激光器的制备100

4.3.1制备垂直腔面发射激光器的关键工艺101

4.3.2蚀刻台面型垂直腔面发射激光器的制备128

4.3.3离子注入型垂直腔面发射激光器的制备129

4.3.4掩埋异质结型垂直腔面发射激光器的制备131

4.3.5氧化限制型垂直腔面发射激光器的制备133

4.4垂直腔面发射激光器的性能测试136

4.4.1垂直腔面发射激光器的动态特性136

4.4.2垂直腔面发射激光器的静态特性138

4.4.3垂直腔面发射激光器的小信号调制特性140

参考文献141

第5章 垂直腔面发射激光器的主要种类148

5.1短波长垂直腔面发射激光器148

5.1.1 670nm的垂直腔面发射激光器148

5.1.2 808nm的垂直腔面发射激光器153

5.1.3 850nm的垂直腔面发射激光器159

5.1.4 940nm的垂直腔面发射激光器163

5.2长波长垂直腔面发射激光器168

5.2.1长波长垂直腔面发射激光器的简单介绍168

5.2.2制造长波长垂直腔面发射激光器的材料体系168

5.2.3长波长垂直腔面发射激光器的结构173

5.2.4制造长波长垂直腔面发射激光器的关键工艺174

5.2.5长波长垂直腔面发射激光器的制造困难175

5.2.6长波长垂直腔面发射激光器的应用案例176

参考文献177

第6章 基于垂直腔面发射激光器的应用180

6.1垂直腔面发射激光器的调制技术180

6.1.1光源的直接调制原理180

6.1.2激光发射机181

6.1.3垂直腔面发射激光器的调制186

6.2垂直腔面发射激光器应用于光互连192

6.2.1垂直腔面发射激光器在光纤通信中的应用192

6.2.2垂直腔面发射激光器在空间通信中的应用196

6.3垂直腔面发射激光器应用于3D成像199

6.3.1 3D激光传感技术199

6.3.2垂直腔面发射激光器在3D传感中的应用200

6.4 940nm垂直腔面发射激光器应用于3D传感200

参考文献201

第7章 基于亚波长光栅的垂直腔面发射激光器203

7.1基于InP基亚波长光栅的894nm垂直腔面发射激光器203

7.1.1InP基亚波长光栅的设计与仿真204

7.1.2基于InP基亚波长光栅的894nm垂直腔面发射激光器偏振选择理论分析206

7.1.3基于InP基亚波长光栅的894nm垂直腔面发射激光器的制备210

7.2基于亚波长金属光栅的980nm垂直腔面发射激光器214

7.2.1亚波长金属光栅的设计与仿真214

7.2.2基于亚波长光栅980nm垂直腔面发射激光器的偏振控制理论分析216

7.2.3基于金属亚波长光栅的980nm垂直腔面发射激光器的制备218

7.3基于硅基亚波长光栅1550nm垂直腔面发射激光器221

7.3.1硅基亚波长光栅的设计与仿真221

7.3.2基于硅基亚波长光栅垂直腔面发射激光器的光束控制理论分析226

7.3.3基于硅基亚波长光栅的1550nm垂直腔面发射激光器的制备231

参考文献233

第8章 垂直腔面发射激光器未来的发展趋势237

8.1垂直腔面发射激光器的展望237

8.2新器件与新技术238

8.2.1基于AlGaInP的垂直腔面发射激光器238

8.2.2基于InGaAsP的垂直腔面发射激光器239

8.2.3基于AlGaInAs的垂直腔面发射激光器239

8.2.4基于Ⅲ-Ⅴ族氮化物的垂直腔面发射激光器240

8.2.5多波长垂直腔面发射激光器阵列241

参考文献242