基于GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱光子晶体的窄带滤波器

讨论了利用GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱构成的一维光子晶体实现窄带滤波的原理.研究了外加电场下GaAs/AlxGa1-xAs多量子阱的激子吸收所导致的反常色散行为.研究发现,在反常色散材料的共振频率附近,存在一个较强色散且吸收很小的区域,该区域内的色散可以在PCs的带隙中产生一个窄的通频带,其对应的最大透过率约为0.73,全固态滤光器的带宽约为4.9nm,并可利用外加电场进行调谐,这将为设计一种全新的固态滤波器提供指导.     

非对称耦合量子阱吸收与色散的理论研究

基于V型三能级模型研究了非对称耦合量子阱（ACQW）线性吸收与色散特性. 理论结果表明：在小偏置区，由沿生长方向的外加电场引起的强量子限域Stark频移导致非共振吸收，线性折射率大幅度降低，表现为色散猝灭特性. 而随负偏压进一步增加, 由于量子限域Stark效应消失，其吸收与色散特性则与单量子阱最低激子态相类似. 这意味着ACQW具有随外加电场变化的可控色散特性. 关键词： 非对称耦合量子阱 量子相干 可控色散     

加偏置电场的双曲线量子阱中线性与三阶非线性光学吸收系数的计算

利用紧致密度矩阵近似方法,研究了加偏置电场双曲线量子阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数. 得到了该系统中的线性与三阶非线性光学吸收系数的解析表达式.分析了势阱的形状、外加电场的大小以及入射光场的强度对吸收系数的影响规律. 文章以典型的AlxGa1－xAs/ GaAs双曲线量子阱为例作了数值计算.结果表明：随着势阱宽度的增加,系统的吸收系数将减小;随着外加电场的增加,系统的非对称性增加,系统的吸收系数将增加;随着外加光场强度的增加,系统的吸收系数将减小,并且当光强增加到一定值时会出现明显的饱和吸收现象,这一结论为进一步的实验研究提供了相应的理论依据.     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

双三角量子阱中不对称性及掺杂浓度对电子拉曼散射的影响(英文)

在有效质量近似下,从理论上研究了非对称双三角量子阱的拉曼散射。推导了导带子带间电子跃迁的微分散射截面表达式,以GaAs/AlxGa1-xAs材料为例进行了数值计算。结果表明,散射光谱不仅与掺杂浓度有关,而且与双量子阱的不对称性有关,随着量子阱不对称性的增加或掺杂浓度的减少,散射峰发生了红移。本工作对设计新型微电子和光电子器件有一定的指导意义。     

基于可调谐Fano干涉的超快全光开关

简要介绍了量子相干和干涉效应的研究动态和一项最新理论研究进展.设计了一个存在Fano类型隧穿感应量子干涉的GaAs/A lxGa1-xAs非对称量子阱结构.在该量子阱中,可通过一束控制光抑制量子干涉,进而调制信号光的传播特性.这一现象可用来实现一个宽带超快全光开关.     

加偏置电场的双曲线量子阱中的光整流效应

用量子力学中密度矩阵算符理论导出了加偏置电场的双曲线量子阱中光整流系数的解析表达式.并以典型的GaAs双曲线量子阱为例进行了数值计算。研究结果表明,该势阱中的光整流系数与势阱的形状和偏置电场的强度有关。通过调节势阱参量a以及外加偏置电场,在该势阱中可获得一个大的光整流系数.     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱红外探测器微结构研究

采用金属有机物化学气相沉积法生长了两种不同结构参数GaAs/AlxGa1-xAs量子阱材料。利用傅里叶光谱仪分别对势垒中Al组分为0.20,0.30的1#,2#样品进行77 K液氮温度下光谱响应测试。结果显示:1#,2#峰值响应波长为8.38,7.59 m,而根据薛定谔方程得到峰值波长为9.694,8.134 m,二者误差分别为13.6%,6.68%。针对误差过大及吸收峰向高能方向发生漂移的现象,利用高分辨透射扫描电镜对样品微观界面结构进行分析,结果显示,样品存在不同程度的位错及不均匀性。结果表明:位错引起AlGaAs与GaAs晶格不匹配,是造成1#误差较大的主要原因;峰值响应波长随势垒中Al组分的降低而增大,说明Al组分减小致使量子阱子带间距离缩小是导致峰值响应波长红移的原因。     

加偏置电场的抛物量子阱中的电光效应

本文利用密度矩阵方法得到了加偏置电场的抛物量子阱中电光效应的解析表达式,并以典型的GaAs抛物量子阱为例进行了数值计算研究结果表明,电光效应随偏置电场和抛物势频率的增大而增强,同时也表明GaAs量子阱中的电光效应比体GaAs中的要强一个数量级以上。     

加偏置电场量子阱中的电光效应

利用量子力学中密度矩阵方法研究了加偏置电场的量子阱中电光效应的解析表达式,并以典型的GaAs量子阱为例进行了数值计算.研究结果表明,电光效应随偏置电场的增大和阱宽的减小而增强,通过调节阱宽和偏置电场的强度,在该系统中可以获得一个大的电光效应系数.     

Ultra-narrow bandwidth optical filters consisting of one-dimensional photonic crystals with anomalous dispersion materials

We present a new type of optical filter with an ultra-narrow bandwidth and a wide field-of-view （FOV）. This kind of optical filter consists of one-dimensional photonic crystal （PC） incorporating an anomalous-dispersion-material （ADM） with, for instance, an anomalous dispersion of 6P3/2←6S1/2 hyperfine structure transition of a caesium atom. The transmission spectra of optical filters are calculated by using the transfer-matrix method. The simulation results show that the designed optical filter has a bandwidth narrower than 0.33GHz and a wide FOV of ±30°as well. The response of transmission spectrum to an external magnetic field is also investigated.     

渐变折射率光量子阱对束缚态能级的调整

在对称的均匀电介质材料光子晶体体系中插入另一折射率渐变的光子晶体可构成光量子阱结构.利用时域有限差分法计算了不同折射率分布光量子阱结构的传输谱.研究表明：束缚态是对处于垒光子晶体禁带中的阱光子晶体导通带的离散化,束缚态能级个数等于阱光子晶体结构单元的重复周期数；以渐变方式调整阱区折射率分布,可在特定频率范围内得到新的互不交叠的束缚态.这样在有限的禁带区域可以成倍增加光子束缚态而无需增大光量子阱结构的尺寸,使信道密度最大化、光波有效带宽的使用最优化.这种量子阱结构可用于制作超窄带滤波器和多通道窄带滤波器,有望在光通信超密集波分复用和光学精密测量技术中获得广泛应用. 关键词： 光量子阱 光子束缚态 渐变折射率 光子晶体     

光子晶体反常色散超窄带滤波理论

讨论了利用由反常色散材料构成的二维（2D）光子晶体(PCs)实现超窄带滤波（PCADOF）的原理，并对铯原子蒸气6P3/2←6S1/2谱线的反常色散曲线进行了研究，讨论利用此反常色散曲线通过2D PCs实现超窄带滤波的方法和特点，研究发现这种滤光器的带宽可达到0.002nm，这将为设计一种全新的滤波器提供指导. 关键词： 反常色散 光子晶体 超窄带滤波     

外磁场作用下一维光子晶体的光传输特性

采用光学传输矩阵方法,研究了外磁场作用下一维光子晶体的光传输特性.在外磁场作用下,介质介电函数在回旋频率ω.附近受到强烈的调制,使组分材料的色散关系发生明显改变,导致光子晶体的能带发生变化,透射谱出现复杂结构.在光子带隙中出现窄通带,窄带中的光是局域的.这表明,在不改变光子晶体组分材料的条件下,可以通过改变外磁场的大小,调制光子晶体的能带及其光传输性质.     

光子晶体超窄带滤波器

本文利用光学传输矩阵法研究了一种类似于谐振腔结构的光子晶体.研究发现在这种光子晶体的光子带隙的中央存在一个极窄的透光窗口,窗口的宽度在红外波段1500nm附近可以做到0.0001nm以下,窗口内的透光率峰值可以接近100%,窗口以外的区域的透光率可以做到0.01%以下.通过改变所研究结构中的周期厚度、中间夹层厚度、两边光子晶体的周期重复数和波的入射角可以改变窄带透过窗口的位置和窄带的宽度.这种光子晶体可以用来制作超窄带滤波器,有望在光通信超密度波分复用技术和光学信息精密测量技术当中获得应用.     

光子晶体可调谐滤波特性的理论研究

用特征矩阵法研究了带缺陷的一维光子晶体的透射性质，并提出了新的可调谐光滤波器的概念.一维光子晶体(L1H1)m带有Lc-H2(L2H2)n形式的缺陷时，在光子晶体中间出现了窄的透射峰，其他级次的干涉峰则随着覆盖层H2(L2H2)n周期数的增大而减弱并消失.当耦合层Lc厚度变化时，在光子晶体禁带边缘附近出现两个高透射率区域.高透射率区域透射峰的特性由光子晶体和覆盖层的性质决定.当光子晶体禁带宽度较小时，两个高透射率区域接近，形成具有约150nm调谐范围的区域，因此可制备以一维光子晶体为基础的新型可调谐光滤波器. 关键词： 光子晶体 可调谐光滤波器 特征矩阵     

电子学领域的群速超光速实验

研究了电信号在阻抗周期失配的光子晶体结构中的群速超光速传播问题,构建了一种具有周期失配性的结构,此种阻抗失配引起非正常色散以及在8 MHz附近出现禁带.正弦调幅信号和窄脉冲信号分别被送入两种超光速实验装置. 实验结果表明,正弦调幅信号在禁带出现群速超光速,群速最大可达到3.52倍光速,而窄脉冲信号始终以正常速度传播.     

High transmission with narrow bandwidth of metallic defect mode in 1-D dielectric photonic crystals

Enhanced transmission peaks can be obtained in a dielectric photonic crystal with metal film defect. These peaks occur only in the band gaps, and their heights decrease sharply when they deviate from the band gaps. Theoretical analysis shows that, since the metal film defect mode possesses very high density of mode, high transmission of light in particular band can be achieved even by a metal “block” while high absorption of the light in other bands still exists. The physical mechanism of this phenomenon is essentially different from the resonant tunneling effect of layered metallic films. Since metal has high reflection and strong absorption of the light wave without being enhanced, so, basing on this mechanism, a narrow bandwidth filter with high transmission in UV range and suppression in while the visible, infrared, and even microwave range can be achieved.     

Controlled optical properties of a five-level atom embedded in photonic crystals with defect modes

The optical spectra of a five-level atom embedded in a photonic crystal are studied by considering the double-band photonic band gap reservoir with defect modes in the band gap. It is shown that some interesting phenomena such as absorption, transparency, normal or anomalous dispersion, and large amplification of a weak probe field can be observed by modulating system parameters.     

基于磁光子晶体的低损耗窄带THz滤波器

本文提出一种采用石榴石型铁氧体磁性材料的太赫兹滤波器,利用波导线缺陷和腔内点缺陷的耦合特性,通过改变腔内介质柱半径及分布,实现对某个波长的耦合,达到了高效率滤波的功能;改变外磁场的大小,影响铁氧体材料的磁导率变化,使谐振频率发生改变,从而对THz波进行滤波.应用平面波展开法(PWM)和时域差分有限法(FDTD)进行仿真分析,研究结果表明,该滤波器其插入损耗为0.0997 d B,3 d B带宽为8.22 GHz,实现了低损耗窄带滤波.