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第1章 概述1

1.1 什么是“超高速”1

1.2“超高速”的历史变迁2

1.3 超高速光脉冲的特性3

1.4 本书涉及的超高速光器件5

第2章 半导体光器件的基本结构9

2.1 pn结9

2.2 异质结12

2.4 量子阱、量子线和量子点15

2.3 超晶格15

2.5 光波导结构17

2.6 分子束外延和金属有机气相生长19

第3章 超高速半导体激光器23

3.1 半导体激光器基础23

3.1.1 放大器和振荡器23

3.1.2 和物质的相互作用25

3.1.3 激光器的增益发生机理27

3.1.4 光学谐振腔29

3.1.5 激光振荡及其条件30

3.1.6 半导体激光器的基本结构和基本特性31

3.1.7 分布反馈（DFB）型和分布布拉格反射器（DBR）型半导体激光器36

3.2 半导体激光器的高速调制特性38

3.2.1 半导体激光器的小信号调制特性38

3.2.2 半导体激光器的寄生阻抗引起的频率响应42

3.2.3 半导体激光器直接调制特性的数值分析44

3.2.4 提高半导体激光器的直接调制特性的方法47

3.2.5 半导体激光器的大振幅调制特性48

3.3 半导体激光器的线性放大系数α和谐振频率的啁啾作用50

3.3.1 参数α的定义和由来50

3.3.2 高速调制的半导体激光器谐振频率的啁啾作用54

3.3.3 参数α的测定和数值57

3.3.4 改善啁啾作用或降低参数α的措施58

3.4 超高速量子阱半导体激光器59

3.4.1 量子阱内的电子、空穴能级和能态密度函数59

3.4.2 量子阱半导体激光器的调制带宽和参数α62

第4章 锁模半导体激光器67

4.1 激光锁模67

4.2 半导体激光器的锁模理论73

4.2.1 锁模的基本方程73

4.2.2 损耗调制的主动锁模75

4.2.3 慢速可饱和吸收体的被动锁模78

4.3.1 外镜结构的锁模半导体激光器80

4.3 锁模半导体激光器的实验80

4.3.2 单片结构锁模半导体激光器81

4.3.3 分谐波注入锁模半导体激光器84

第5章 增益开关半导体激光器87

5.1 半导体激光器的增益开关工作87

5.2 增益开关半导体激光器的实验和数值模拟90

5.3 增益开关半导体激光器和脉冲压缩元件组合产生超短光脉冲93

第6章 超高速光调制器101

6.1.1 电光效应102

6.1 电光光调制器基础102

6.1.2 电光效应的光调制基本原理104

6.1.3 波导型电光调制器107

6.1.4 波导型电光调制器的调制波段110

6.2 行波型电光相位调制器113

6.3 波导干涉型光强调制器115

6.4 电场吸收型电光调制器121

6.4.1 量子束缚斯塔克效应（QCSE）122

6.4.2 QCSE的电场吸收型电光调制器124

7.1 光开关和光开关光路的展望131

第7章 超高速光开关131

7.2 定向耦合器和定向耦合器型波导光开关134

7.2.1 定向耦合器及其原理134

7.2.2 定向耦合器型波导光开关的原理137

7.2.3 定向耦合器型波导光开关及其应用140

7.3 对称马赫－曾德尔型全光开关143

7.4 TOAD145

7.5 以光开关为应用目的的超高速非线性光学现象的研究现状148

7.5.1 三次非线性光学材料的性能指数与转换速度148

7.5.2 自旋极化激发的载流子的超高速张弛及其在光－光转换中的应用150

7.5.3 利用量子阱次能级间跃迁的张弛过程高速化和增大非线性效应的可能性151

第8章 超高速光探测器155

8.1 超高速光电二极管155

8.2 超高速雪崩光电二极管158

8.3 飞秒级快扫描摄影机162

第9章 量子线、量子点和光子晶体165

9.1 量子线和量子点165

9.2 光子晶体169

附录 克拉默斯－克勒尼希关系175

索引177