Квантовые приборы и устройства

Учебное пособие

Данное учебное пособие предназначено для изучения физических основ, принципов работы, типовых конструкций и эксплуатационных параметров приборов квантовой электроники и оптоэлектроники. Отмечены направления по улучшению их параметров. В первых главах пособия рассматриваются процессы эмиссии излучения из твердых тел, а также вводятся параметры, описывающие эмиссию, как с позиции феноменологической модели взаимодействия света и вещества, так и позиции дипольной модели атома. Выделены процессы, приводящие к релаксации энергии атомной системы, дано их математическое описание. Сравнение различных схем накачки показывает перспективность четырехуровневой схемы. В главах, посвященных изучению свойств оптического резонатора, рассмотрены свойства продольных и аксиальных мод, их расположение в спектре собственных частот резонатора. Показаны основные свойства плоского волновода и его применимость для распространения света. Проведен анализ прохождения света через анизотропный кристалл, показан эффект двулучепреломления, используемого для модуляции оптического излучения. В главе по квантовым приборам оптического диапазона представлены энергетические диаграммы, составы рабочего вещества, параметры лазеров и особенности их работы, использующие в качестве рабочего вещества газы, жидкости и твердые тела, в том числе полупроводники. В главах, посвященных приборам регистрации сигналов оптического диапазона, излагаются физические механизмы фотопроводимости и фотоэлектрических эффектов в полупроводниках. Показано их применение для регистрации слабых и широкополосных световых сигналов. В конце раздела приведены параметры выпускаемых промышленностью фоторезисторов и фотодиодов.

Кафедра электронных приборов

Библиографическая запись:

Давыдов, В. Н. Квантовые приборы и устройства: Учебное пособие [Электронный ресурс] / Давыдов В. Н. — Томск: ТУСУР, 2018. — 112 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/7231.
Автор:   Давыдов В. Н.
Год издания: 2018
Количество страниц: 112
Скачиваний: 24

Оглавление (содержание)

1. ВВЕДЕНИЕ 5-9

2. ЭМИССИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 10

2.1. Описание излучательных процессов 10-13

2.2. Спектр излучения твердого тела 13-14

2.3. Зависимость эмиссии от уровня легирования 14-16

3. СПОНТАННОЕ И ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ АТОМА 17

3.1. Феноменологическое описание излучения атомов 17-20

3.2. Стимулированное излучение твердых тел 21-22

3.3. Принцип создания генератора света 22-24

3.4. Дипольная модель излучения атома 24-28

3.5. Механизмы уширения спектральных линий 28-33

4. ВОЗБУЖДЕНИЕ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА (НАКАЧКА) 34

4.1. Общие принципы накачки 34-36

4.2. Двухуровневая схема накачки 36-37

4.3. Трехуровневые схемы накачки 37-39

4.4. Четырехуровневая схема накачки 39-40

5. ОПТИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ 41

5.1. Основные понятия теории резонаторов 41-47

5.2. Свойства плоского резонатора 48-52

6. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ 53

6.1. Отражение, преломление и рефракция света 53-57

6.2. Рассеяние света 57-60

6.3. Планарный диэлектрический волновод 60-63

7. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ 64

7.1. Электромагнитные волны в диэлектрических кристаллах 64-68

7.2. Оптическая индикатриса 68-71

8. КВАНТОВЫЕ ПРИБОРЫ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА 72

8.1. Квантовые генераторы оптического диапазона 72-77

8.1.1. Твердотельные лазеры 72-74

8.1.2. Газовые лазеры 74-77

8.1.3. Жидкостные лазеры 77

8.2. Полупроводниковые лазеры 77-80

8.2.1. Принцип работы полупроводникового лазера 77-79

8.2.2. Применение нанообъектов в конструкции полупроводниковых лазеров 79-80

9. ФОТОПРИЕМНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 81

9.1. Общие сведения о фотоприемниках 84

9.2. Классификация и технические характеристики фотодетекторов 84-95

9.3. Фоторезисторы 84-88

9.3.1. Параметры, характеризующие фотопроводимость 88

9.3.2 Полевые свойства фотопроводимости 90-92

9.3.3. Коэффициент усиления фотопроводимости 92-94

9.3.4. Частотные свойства фотопроводимости 94-95

9.3.5. Типичные параметры фоторезисторов 95

9.4. Фотовольтаические эффекты в полупроводниках 95-99

9.4.1. Общие сведения 99-101

9.4.2. Электронно-дырочные переходы 101-103

9.4.3. Барьерная фотоэдс 104

9.5. Типичные параметры фотодиодов 104-106

9.6. Разновидности фотовольтаических приемников 106

10. ОСНОВНЫЕ ПРИБОРЫ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ 107

10.1. Лазеры и излучающие устройства различного назначения 107-109

10.2. Основные преобразователи лазерного излучения 109-110

10.3. Области применения приборов квантовой электроники и фотоники 111

11. ЛИТЕРАТУРА 112



Похожие пособия