Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis
1. Wellen- und Quantennatur des Lichtes
1.1 Modellvorstellungen
1.2 Lichtpulse, Wellenpakete und Photonenpakete
1.3 Energietransport und Intensität
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2. Energiezustände in Halbleitern
2.1 Wellenfunktionen und Quantenzahlen
2.2 Energiebandstrukturen
2.3 Direkte und indirekte Halbleiter
2.4 Die Bandstrukturen der Halbleiter Si, Ge, GaAs und InP
2.5 Effektive Massen und parabolische Bandverläufe
2.6 Thermische Geschwindigkeit und "Kristallimpuls" eines Elektrons
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3. Elektronische Eigenschaften undotierter und dotierter Halbleiter
3.1 Energieband-Ortsdiagramm und Löcherkonzept
3.2 Spektrale Zustandsdichten in den Bändern
3.3 Besetzungswahrscheinlichkeiten und Quasiferminiveaus
3.4 Verknüpfung der Konzentration der freien Ladungsträger in einem Band
mit der energetischen Lage der zugeordneten Quasiferminiveaus
3.5 Thermodynamisches Gleichgewicht und Ferminiveau
3.6 Dotierte Halbleiter
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4. pn-Übergänge und Halbleiterdioden
4.1 pn-Übergang im thermodynamischen Gleichgewicht
4.2 pn-Übergänge in Vorwärtspolung: physikalische Beschreibung
4.3 pn-Übergänge in Vorwärtspolung: elektrische Eigenschaften
4.4 pn-Übergänge in Rückwärtspolung
4.5 Übergänge in Hetero-Strukturen
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5. Störung des Gleichgewichtes: Elektronenübergänge
5.1 Bilanzgleichungen
5.2 Energieerhaltung und k-Erhaltung bei elektronischen Übergängen
5.3 Bezeichnung der Übergänge
5.4 Generation und Rekombination im Nichtgleichgewicht
5.4.1 Rekombination ausschließlich über Band-Band-Übergänge
5.4.2 Rekombination ausschließlich über Band-Term-Übergänge
5.4.3 Rekombination bei parallelgeschalteten Rekombinationskanälen
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6. Mit Strahlung gekoppelte Generation und Rekombination:
Absorption und Emission von Licht in Halbleitern
6.1 Beer'sches Gesetz und Dämpfungskoeffizient
alpha
6.2 Fundamentalabsorption
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6.3 Weitere mit Strahlungsabsorption verbundene Übergänge; Einfluß der
Dotierung
6.4 Emission optischer Strahlung
6.4.1 Strahlende Band-Band-Übergänge
6.4.2 Strahlende Übergänge unter Störstellenbeteiligung
6.4.3 Strahlende Rekombination von an isoelektronische Störstellen
gebundenen Exzitonen
6.5 Spontane und stimulierte Emission
7. Lichtemittierende Dioden: LED und IRED
7.1 Spontane Lichtemission aus pn-Übergängen: die LED
7.2 Materialauswahl
7.3 Bauformen
7.4 Die verschiedenen Wirkungsgrade
7.5 Optisches Spektrum und Abstrahlcharakteristik
7.6 Elektrooptische Kennlinie, Modulationsverhalten
7.7 Strom-Spannungs-Kennlinie
8. Grundlagen der Lichtverstärkung in Halbleitern
8.1 Stimulierte Emission
8.2 Die Inversionsbedingung (1.Laserbedingung)
8.3 Halbleiterlaser als Verstärker für optische Strahlung
8.4 Abhängigkeit des Gewinnkoeffizienten von der Trägerdichte;
Transparenzdichte
8.5 Berücksichtigung der intrinsischen Verluste; Schwellenbedingungen für
den Laser im Verstärkerbetrieb
8.6 Stromanregung und Schwellenstromdichte
8.7 Eine mögliche technische Realisierung der Stromanregung
9. Halbleiterlaser als Oszillator für optische Strahlung
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IIS
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Rückkoppelung und Selbsterregung
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Schwellenbedingung für den Laser im Oszillatorbetrieb; 2.Laserbedingung 137
Die Einmoden-Bilanzgleichungen
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Stationäre Lösungen der Einmoden-Bilanzgleichungen
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Mehrmoden-Bilanzgleichungen
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10. Technischer Aufbau von Diodenlasern
10.1 Homostruktur-Diodenlaser, Schichtenfolge p + n +
10.2 Heterostruktur-Diodenlaser
10.2.1 Einfach-Heterostruktur-Diodenlaser; Schichtenfolge Ppn +
10.2.2 Doppel-Heterostruktur-Diodenlaser; Schichtenfolge PpN
10.3 Lichtführung in der aktiven Zone und transversale Eingrenzung
10.4 Laterale Eingrenzung: Gewinnführung und Indexführung. Streifenlaser
10.5 Materialauswahl für Heterostruktur-Streifenlaser
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11. Kenngrößen und Eigenschaften von Diodenlasern
11.1 Elektro-optische Kennlinie, differentieller Wirkungsgrad
11.2 Optisches Spektrum und Kohärenz
11.3 Abstrahlcharakteristik und Polarisation
11.4 Temperaturverhalten
11.5 Modulationsverhalten
11.6 Strom-Spannungs-Kennlinie
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12. Weiterführende Laserkonzepte
12.1 DBR-Laser und DFB-Laser
12.2 MQW-Laser und GRINSCH-Laser
12.3 Oberflächenemittierende Laser (VCSEL)
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13. Nachweis optischer Strahlung mit dem Sperrschicht-Photoeffekt:
pn-Photodiode
13.1 pn-Übergänge mit zusätzlicher Paargeneration in der RLZ
13.2 Der Sperrschicht-Photoeffekt: Photostrom und Photospannung
13.3 pn-Photodioden
13.4 Der externe Wirkungsgrad (Quantenausbeute)
13.5 Gütekriterien für Photodioden
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14. Solarzelle und pin-Photodiode
14.1 Solarzelle (Photoelement)
14.2 pin-Photodiode
14.3 Demodulationsbandbreite (3-dB-Grenzfrequenz) von pin-Dioden
14.4 pin-Photodioden mit HeteroÜbergängen
14.5 Bauformen
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15. Lawinen-Photodiode (Avalanche-Photodiode, A P D )
15.1 Stoßionisation und Lawineneffekt
15.2 Wirkungsweise von Lawinen-Photodioden; Ersatzschaltbild
15.3 Berechnung der Stromverstärkung M; elektrischer Durchbruch
15.4 Grundkonzept zur Auslegung von Lawinenphotodioden
15.5 Zeitverhalten
15.6 Verbesserter APD-Aufbau: pin-Struktur, reach-through-Struktur
15.7 Heterostruktur-APD's mit SAM-Aufbau
15.8 Einige weitere Eigenschaften realer APD's
15.9 Bauformen
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16. Rauschen in Photodioden und optischen Empfängern
16.1 Elektrische Leistung des Rauschns; Rauschersatzschaltung
16.2 Elementare Rauschprozesse
16.3 Innere Rauschursachen in nichtverstärkenden Photodioden
16.4 Zusatzrauschen durch die Lawinenmultiplikation in APD's
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16.5 Vollständige Rauschersatzschaltung eines optischen Empfängers
16.6 Signal/Rausch-Verhältnis in optischen Empfängern
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16.7 Rauschäquivalente optische Leistung und Nachweisvermögen
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Anhang
270
Literaturverzeichnis
274
Sachverzeichnis
275