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1.
在小信号理论的研究基础上,本文对量子阱半导体激光器的大信号调制响应特性进行了研究。大信号调制下的非线性增益效应使得速率方程求解过程变得很复杂,载流子密度和光子密度的不仅与时间有关也与频率有关。本文先建立多量子阱激光器的速率方程模型,然后数值求解速率方程,对小功率激光器的大信号调制带宽进行了分析。 相似文献
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建立了一种适用于多量子阱和多有源区的多层速率方程模型. 通过小信号分析,得到了光子密度、载流子俘获、逃逸和隧穿时间等关键参数对单有源区和隧道再生双有源区垂直腔面发射激光器频率响应特性的影响,并分析了在相同驱动电流下隧道再生双有源区器件调制带宽大于单有源区器件的原因. 进一步研究了隧道再生双有源区内腔接触氧化限制型垂直腔面发射激光器的寄生电参数及其寄生电路,对其频率响应进行了模拟分析.
关键词:
垂直腔面发射激光器
速率方程
调制特性
隧道再生 相似文献
3.
提出多量子阱激光器混沌“主-从-响应”式结构同步系统,研究其并联同步在光学逻辑门中的应用. 利用一个注入多量子阱激光器混沌系统注入驱动实现了两个响应多量子阱激光系统的混沌并联同步,同时还获得了“主-从”式结构的混沌同步. 基于响应子系统的混沌并联同步思想,提出了全光逻辑门的基本理论模型并定义了计算原则与方法. 利用光的外部调制方法对两个驱动光进行调制与控制,让两个响应子系统实现同步与非同步,使系统获得了并具有全光逻辑门函数功能与特点,并成功地进行了数字逻辑计算. 具体提出了全光XNOR、NOR、NOT等逻辑门及逻辑计算方法,数值模拟结果证明了系统方案的可行性.
关键词:
混沌
同步
逻辑门
多量子激光器 相似文献
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5.
根据光增益与载流子密度的对数关系,通过适应于多量子阱激光器的速率方程的直接模拟分析,得到了注入电流、阱数和腔长对多量子阱激光器的激射阈值、开关延迟时间、弛豫振荡频率和光输出等参量之间的依赖关系.运用相图确立了在瞬态过程中,载流子数密度和光子数密度之间的转化过程.从而为改善量子阱激光器的高频调制特性以及优化设计器件结构参数提供了理论依据. 相似文献
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采用一个光谱匹配的太赫兹(THz)量子阱探测器(QWP)研究了一激射频率约为41 THz的THz量子级联激光器(QCL)在不同驱动电流下的发射谱,分析了测量得到的发射谱谱型和谱峰位置,根据测量的发射谱估算了太赫兹量子级联激光器发射功率随驱动电流变化的情况,从而得到了THz QCL激射的电流密度范围及其阈值电流密度.文中还研究了THz QWP在不同温度下对THz QCL 激光辐射的响应特性.研究结果表明,THz QWP在表征THz QCL的发射谱方面是一种很好的探测器,并有望成为未来THz通信中的接收装置.
关键词:
太赫兹量子阱探测器
太赫兹量子级联激光器
太赫兹通信
Fourier变换红外光谱 相似文献
8.
适用于量子阱激光器的速率方程 总被引:3,自引:2,他引:1
首次在理论上用量子阱激光器增益与载流子密度的对数关系替代了原有速率方程中的线性关系,得到了改进了速率方程,分析了稳态和调制特性,从理论上得到了获得最低阈值的最佳阱数和最大调制带宽的最佳腔长。 相似文献
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10.
量子级联激光器作为一种新型的单极型半导体激光器,其峰值发射波长处于中红外波段(2.5~25 μm),具有功率高、线宽窄、响应速率快等传统半导体激光器所没有的独特优势,且具有较高的探测灵敏度,非常适合中红外波段的气体分子的检测。可广泛应用于大气痕量气体、呼吸气体、燃烧气体、生化气体、机动车尾气、工业废气以及农药残留气体等低浓度气体的检测。因此,利用量子级联激光器对气体分子进行探测在非侵入式医学诊断、环境监测以及工农业生产等领域都具有十分重要的意义。自20世纪末量子级联激光器发明以来,室温激光器的性能得到了长足的进步,也出现了多种结构形式的量子级联激光器。这也使得量子级联激光器红外吸收光谱技术得到了很大的发展。事实上,很多光谱技术在量子级联激光器发明之前就已经得到了发展和应用,而利用量子级联激光器作为光源则在很大程度上扩展了可探测波段,也在一定程度上提高了探测极限。这其中就包括了直接吸收光谱技术、波长调制技术、腔衰荡光谱技术、腔增强吸收光谱技术以及光声光谱等。综述了国内外量子级联激光器进行红外吸收光谱技术的研究现状和发展趋势,分析了量子级联激光器红外吸收光谱技术在发展过程中所遇到的瓶颈以及后期得到的解决方案,比较详细地介绍了各种方法的原理、应用,并指出了在吸收光谱测量中的优缺点,同时对外场痕量气体探测作了简要总结。最后,对量子级联激光器红外吸收光谱技术在未来痕量气体探测上的应用和发展进行了展望,指出随着红外吸收光谱技术的快速发展,这些方法可以得到更有效的改进和发展,进而朝着高灵敏度、高集成度以及高时效方向发展。 相似文献
11.
A large-signal spice model of QCL is described, which is based on a set of rate equations. This model can also perform both
small- and large-signal simulations. The dynamic responses obtained by using Spice simulator are obviously different from
those in the interband lasers. No resonance peak is presented in the modulation response and the 3-dB bandwidth would reach
tens of GHz. The turn-on delay time is on the order of ps that accord with the carrier lifetime of QCL. In addition, the dependency
of bias current on the dynamic response are investigated. Results indicates that the bias current has a significant effects
on the QC laser.
相似文献
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We demonstrate a wireless transmission link at 3.9 THz over a distance of 0.5 m by employing a terahertz (Hz) quantum-cascade laser (QCL) and a THz quantum-well photodetector (QWP). We make direct voltage modulation of the THz QCL and use a spectral-matched THz QWP to detect the modulated THz light from the laser. The small signal model and a direct voltage modulation scheme of the laser are presented. A square wave up to 30 MHz is added to the laser and detected by the THz detector. The bandwidth limit of the wireless link is also discussed. 相似文献
13.
掺杂半导体中的载流子吸收在THz波段非常明显,其相互作用研究是研制THz通信中的关键器件之一的基础。采用氟化氪(KrF)脉冲准分子激光烧蚀沉积(PLD)技术,制备了Ni掺杂BaTiO3/SrTiO3多层膜。基于辐射频率为3.09 THz、脉冲功率为10 mW量级的THz 量子级联激光器(QCL)光源研究了太赫兹波在Ni掺杂BaTiO3/SrTiO3多层膜中的传输,发现损耗主要是Ni颗粒的非共振吸收导致。 相似文献
14.
利用热力学统计理论和激光器输出特性理论,建立了太赫兹量子级联激光器(THz QCL)有源区中上激发态电子往更高能级电子态泄漏的计算模型,以输出功率度量电子泄漏程度研究分析了晶格温度和量子阱势垒高度对电子泄漏的影响.数值仿真结果表明,晶格温度上升会加剧电子泄漏,并且电子从上激发态泄漏到束缚态的数量大于泄漏到阱外连续态,同时温度的上升也会降低激光输出功率.增加量子阱势垒高度能抑制电子泄漏,并且有源区量子阱结构中存在一个最优量子阱势垒高度. THz QCL经过最优量子阱势垒高度优化后,工作温度得到提升,其输出功率相比于以往的结果也有所提高.研究结果对优化THz QCL有源区结构、抑制电子泄漏和改善激光器输出特性有指导作用. 相似文献
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S.M. Cristescu S.T. Persijn S. te Lintel Hekkert F.J.M. Harren 《Applied physics. B, Lasers and optics》2008,92(3):343-349
Infrared gas phase spectroscopy is becoming very common in many life science applications. Here we present three types of
trace gas detection systems based on CO2 laser and continuous wave (cw) optical parametric oscillator (OPO) in combination with photoacoustic spectroscopy and cw
quantum cascade laser (QCL) in combination with wavelength modulation spectroscopy. Examples are included to illustrate the
suitability of CO2 laser system to monitor in real time ethylene emission from various dynamic processes in plants and microorganisms as well
as from car exhausts. The versatility of an OPO-based detector is demonstrated by simultaneous detection of 13C-methane and 12C-methane (at 3240 nm) at similar detection limits of 0.1 parts per billion by volume. Recent progress on a QCL-based spectrometer
using a continuous wave QCL (output power 25 mW, tuning range of 1891–1908 cm-1) is presented and a comparison is made to a standard chemiluminescence instrument for analysis of NO in exhaled breath.
PACS 42.62 Be; 42.62 Fi 相似文献
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Design of surface emitting distributed feedback quantum cascade laser with single-lobe far-field pattern and high outcoupling efficiency 下载免费PDF全文
A 7.8-μm surface emitting second-order distributed feedback quantum cascade laser(DFB QCL) structure with metallized surface grating is studied.The modal property of this structure is described by utilizing coupled-mode theory where the coupling coefficients are derived from exact Floquet-Bloch solutions of infinite periodic structure.Based on this theory,the influence of waveguide structure and grating topography as well as device length on the laser performance is numerically investigated.The optimized surface emitting second-order DFB QCL structure design exhibits a high surface outcoupling efficiency of 22% and a low threshold gain of 10 cm 1.Using a π phase-shift in the centre of the grating,a high-quality single-lobe far-field radiation pattern is obtained. 相似文献
19.
群速度色散会限制太赫兹量子级联激光器频率梳的稳定以及频谱宽度.对于太赫兹量子级联激光器频率梳,其色散主要由器件增益、波导损耗、材料损耗引起.研究基于4.2 THz量子级联激光器双面金属波导结构,通过建立德鲁德模型,利用有限元法计算了激光器的波导损耗;器件未钳制的增益由费米黄金定则计算得到,结合增益钳制效应,计算了器件子带电子跃迁吸收以及镜面损耗,得到了器件钳制后的增益;利用Kramers-Kronig关系得到了器件的增益、波导损耗、材料损耗引起的色散,结果表明器件的激射区域存在非常严重的色散(–8×10~5—8×10~5 fs~2/mm).同时,计算了一种基于Gires-Tournois干涉仪结构的色散,结果表明,该结构的色散具有周期性,可以用于太赫兹量子级联激光器的色散补偿. 相似文献