半导体超晶格子带间跃迁光吸收理论研究

从理论上研究了半导体超晶格子带间跃迁的光吸收性质，以GaAs/AlxGa1－xAs超晶格为例进行数值计算，分析了该材料的吸收系数随入射光光子能量、光场强度和超晶格结构参量（阱宽，垒宽，势垒高）的变化关系计算表明：随着入射光光子能量的变化，出现非对称的吸收峰；光强只改变吸收系数大小；超晶格结构参量会改变吸收谱的谱宽和吸收峰所对应的入射光频率随着超晶格阱宽（垒宽）的增大，吸收谱由宽变窄，吸收峰红移；随着超晶格Al组分变大，吸收谱变窄.     

InP掺杂超晶格的MOCVD生长与表征

用常压MOCVD技术生长了InP掺杂超晶格,所用源材料为TMIn和PH3.InP的载流子浓度低为8×1013cm-3,300K迁移率高达5744cm2/V·s.n型掺杂剂是DETe,p型为DMZn,两者在InP中的掺杂浓度均可达~1019cm-3.用不同激发强度下的低温PL谱,时间衰减,时间分辨PL谱和光反射(PR)谱技术表征了InP掺杂超晶格.文中给出了在不同激发强度下InP掺杂超晶格的4KPL谱,该样品由六层(n·p)组成,每层厚度200Å,掺杂浓度分别是1×1018cm-3和2×1018cm-3.发光峰值能量明显低于InP的禁带宽度,当激发强度增加时峰值能量移向高能边,这是真实空间中的间接跃迁特征.总PL信号衰减分成几步,每步都按指数规律,在4K情况下,衰减常数从6×10-8秒到7×10-4秒,具有明显间接带隙材料特征.InP掺杂超晶格中的量子尺寸效应用PR谱技术进行了研究.为描述InPnipi结构中的量子尺寸效应,引进了抛物型势阱模型,实验结果与根据引进模型所进行的计算相符.     

闪锌矿Ga_(1-x)Al_xN电子结构和光吸收的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了不同浓度Al(x=0,0.125,0.250,0.375,0.500)掺杂闪锌矿GaN体系的电子结构和光学吸收谱。结果表明:Al掺杂导致系统的晶格常数减小,禁带宽度增大,吸收谱蓝移,可以达到日盲区紫外线探测器的要求。     

剪切形变对硼氮掺杂碳纳米管超晶格电子结构和光学性能的影响

碳纳米管作为最先进的纳米材料之一, 在电子和光学器件领域有潜在的应用前景, 因此引起了广泛关注. 掺杂、变形及形成超晶格为调制纳米管电子、光学性质提供了有效途径. 为了理解相关机理, 利用第一性原理方法研究了不同剪切形变下扶手椅型硼氮交替环状掺杂碳纳米管超晶格的空间结构、电子结构和光学性质. 研究发现, 剪切形变会改变碳纳米管的几何结构, 当剪切形变大于12%后, 其几何结构有较大畸变. 结合能计算表明, 剪切形变改变了掺杂碳纳米管超晶格的稳定性, 剪切形变越大, 稳定性越低. 电荷布居分析表明, 硼氮掺杂碳纳米管超晶格中离子键和共价键共存. 能带和态密度分析发现硼氮交替环状掺杂使碳纳米管超晶格从金属转变为半导体. 随着剪切形变加剧, 纳米管超晶格能隙逐渐减小, 当剪切形变大于12%后, 碳纳米管又从半导体变为金属. 在光学性能中, 剪切形变的硼氮掺杂碳纳米管超晶格的光吸收系数及反射率峰值较未受剪切形变的均减小, 且均出现了红移.     

超晶格中电场单极畴与偶极畴的形成和输运

采用分立漂移模型,数值模拟和分析直流偏压下超晶格中单极电场畴和偶极电场畴的形成和输运.随着超晶格两端接触层掺杂浓度和阱中掺杂浓度的不同,可以得到单极畴、偶极畴以及单极畴与偶极畴共存 关键词： 超晶格 单极畴 偶极畴 电流自激振荡     

超晶格SnO2掺Cr的电子结构和光学性质的研究

基于密度泛函理论的第一性原理,采用全势线性缀加平面波方法(FPLAPW)和广义梯度近似(GGA)来处理相关能,计算了Cr掺杂SnO₂超晶格的电子态密度、能带结构、介电函数、吸收系数、反射率和折射率.研究表明由于Cr的掺入,超晶格SnO₂在费米能级附近形成了新的电子占据态,出现了不连续的杂质能带,这是由Cr-3d态和O-2p,Sn-5s态电子所形成.介电谱在0—5.5 eV之间时出现了三个新的介电峰,在高能区介电谱主峰位置发生蓝移,峰值强度减小.吸收谱、反射谱和折 关键词： 超晶格 第一性原理 态密度 电子结构     

Zn2+掺杂对GdTaO4:Eu3+荧光粉结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了掺杂不同浓度Zn2 的GdTaO4:Eu0.1荧光粉,研究了Zn2 掺杂对GdTaO4:Eu3 的结晶性能,晶粒形貌和光致发光特性的影响.以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激发-发射谱、衰减时间谱等方法对其性能进行了表征.结果表明,Zn2 掺杂可显著提高GdTaO4:Eu3 的光致发光强度,当掺杂浓度x=0.01时,光强被提高至2.7倍,可归因于的Zn2 进入了GdTaO4:Eu3 基质晶格,产生了一定浓度的氧空位以达到电荷平衡,并导致发光中心Eu3 的晶格场发生畸变;当x=0.13时,光强提高至3.2倍,且其衰减时间被缩短至40%,可归因于Zn2 的助熔剂效果;但当x＞0.13时,ZnO和GdTa7O19杂相的出现将导致发光强度减弱和衰减时间延长.另外,初步探索表明,Li2CO3和.KCl的共掺杂能进一步提高G.dTaO4:Eu0.1,Zn0.13的发光强度.     

超晶格电流振荡的分岔图和Poincaré映射

基于超晶格输运的分立漂移模型,数值模拟了掺杂弱耦合GaAs AlAs超晶格在外加交流偏压下电场畴的输运行为.以黄金分割比固定交流驱动频率,模拟并分析不同交流幅度下电流的准周期、锁频及混沌现象.     

a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格的掺杂效应

采用带有可转动掩板的沉积系统,合成出一类新的a-Si:H/掺杂a-SiN_x:H超晶格。样品中各子层厚度及a-SiN_x:H子层中N/Si比固定,仅改变掺杂浓度。结果发现:此类超晶格中的费密能级可以通过a-SiN_x:H层中的掺杂来控制,即a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格可以从n型转变为p型,依赖于a-SiN_x:H子层中B的掺杂比。然而,a-SiN_x:H子层中P的掺杂对a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格传输特性影响并不大。     

SiGe／Si应变层超晶格的结构和光散射特性

ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格是一种亚稳态结构。在高温下，原子互扩散导致异质界面展宽；同时，由晶格失配引起的应变会发生弛豫。这两种现象都将导致超晶格结构的变化。本文证明，利用拉曼散射光谱可以定量地反映这一变化。（１）我们首先把界面陡峭超晶格中折叠纵声学（ＦＬＡ）声子的色散关系和散射强度的理论计算推广到界面展宽的情形。然后，我们分析了测量得到的在不同温度下退火的超晶格样品的ＦＬＡ声子散射谱。通过测量谱和计算结果的比较，得到了不同退火温度下异质界面的展宽或扩散长度。我们也从理论上证实并且在实验上观察到：ＬＦＡ声子在超晶格布里渊区边界的能带分裂随异质界面的展宽而减小。（２）我们定量地分析了ＳｉＧｅ／Ｓｉ超晶格中光学声子的散射谱随退火温度的变化。考虑到原子互扩散引起的合金组份变化以及应变弛豫两大因素，我们发现，对上述合金型ＳｉＧｅ／Ｓｉ超晶格，在８００℃下退火１０分钟，超晶格中由于原子互扩散引起的界面展宽是非常严重的。相比之下，晶格弛豫的大小与材料的生长条件有关。对较低温度（４００℃）下生长的超晶格，晶格弛豫量并不大，仅为１６％。这一结果也得到了Ｘ－射线衍射谱的支持。（３）我们讨论了与ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格的结     

Study on all-optical switching characteristics of ethyl orange-doped polymer film

The all-optical switching polymer thin films with azobenzene dye ethyl orange as the guest material and polyvinyl alcohol (PVA) as the host material were prepared by adulteration and spin-coating methods. The all-optical switching characteristics of the samples were measured at different intensities and modulation frequencies of the pump beam (532 nm, CW); the influence of doping concentration on the all-optical switching effect of the films was studied. It is shown that, under room temperature conditions and with a low pump power of 6 mW, the all-optical switch has a response time of about 2 ms and a modulation depth of 45%, and the maximal modulation depth reaches 90%. In addition, it is found that samples with higher doping concentration show a stronger all-optical switching effect but a larger background signal, and good switching performance is obtained by choosing the doping concentrations from 0.8% to 2% of the sample.     

一种新的双偶氮染料掺杂聚合物薄膜的光致双折射及偏振全息的研究

作为一种有可能作为永久信息存储的材料,合成出一种新的双偶氮材料(BA1)。当样品被波长为532nm的光激发时,几乎大部分BA1分子从反-反态转化到顺-顺态,产生了光致双折射。因此,研究了BA1分子掺杂的PMMA薄膜的光致双折射和透过信号与入射光强度的关系。实验结果表明:透过信号强度随着泵浦光的增强而增强。通过偏振态互相平行(SS)和垂直(SP)的两束偏振光用来研究偏振全息存储,结果表明SP光栅形成的衍射信号要比SS光栅的衍射信号强很多。     

A High‐Efficiency All‐Fiber Laser Operated in High‐Order Mode using Ring‐Core Yb‐Doped Fiber

An all‐fiber laser generating a cylindrical vector beam is proposed and demonstrated using a home‐made ring‐core Yb‐doped fiber (RC‐YDF). In the RC‐YDF, not only annular doping but also ring‐type beam pump is realized. This is believed to be the first report describing the realization of annular doping and ring‐type beam pump in active fiber simultaneously, which can enhance the efficiency for high‐order mode oscillation. This laser operates in the high‐order mode stably with a slope efficiency of as high as 55.7%. Cylindrical vector modes can be obtained easily through adjusting the polarization controller. This work may have great potential for providing high‐efficiency and high‐power cylindrical vector beam and vortex beam sources.     

High efficiency 1341 nm Nd:GdVO<Subscript>4</Subscript> bounce laser in-band pumped at 879 nm

A high-efficiency Nd:GdVO₄ bounce laser in-band pumped at 879 nm is demonstrated for the first time. From a side-pumped Nd:GdVO₄ crystal, 8.2 W output was obtained with 18.5 W absorbed pump power. Corresponding slope efficiency with respect to the absorbed pump power was 51.4%, and the beam quality factor M2 is 1.13 and 1.15 for tangential direction and sagittal direction, respectively. Effects of crystal’s doping concentration and temperature on laser power and conversion efficiency were also investigated.     

热透镜控制激光光束质量技术研究

在端面抽运固体激光器中,就如何改善在高抽运功率时输出激光的光束质量,提出一种激光器的设计方法。在激光器谐振腔中放入多根掺杂浓度不同的激光介质,利用激光介质内部产生的热透镜控制抽运光和基模振荡光的空间分布,并且最大限度地使抽运光的分布区和基模振荡光分布区重叠,实现抽运光与基模振荡光在空间上高度匹配,进而提高抽运光能量的利用效率和振荡光的光束质量。实验表明,在不同抽运功率下,抽运光和基模振荡光在晶体内部的光斑的空间分布可通过热透镜加以控制。在端面抽运功率200 W附近时,实现了抽运光与基模振荡光较高程度匹配,光束质量因子M2由14.7改善为4.1。     

硅中稀土掺杂层的光致发光研究及其关键问题

利用离子注入技术,对稀土掺杂到半导体单晶硅中的光致发光行为进行了研究。室温下得到了La,Ce和Nd稀土掺杂层的蓝紫色光致发光光谱,并首次观测到硅中稀土掺杂层室温下的光致上转换发光现象。光致发光强度随着稀土掺杂量的增加和热处理温度的上升急剧增强。在紫外光激发下,发光强度随着激发光波长的减小而增大;在光致上转换过程中,发光强度随着激发波长的增加而上升。这表明光致发光强度与稀土元素的掺杂量、掺杂层的结构与热处理温度有密切的关系。文章对在室温下这些稀土掺杂层的光致发光行为进行了分析,并提出了硅中稀土掺杂层光致发光行为研究今后需要重点解决的几个主要问题。     

Effect of photoconductivity and oscillation frequency shift on the signal beam intensity in two beam coupling in photorefractive materials

A general theory of the two-beam coupling between a pump beam and a signal beam in photorefractive materials is presented. The coupled wave equations describing the non-linear two beam coupling are derived, based on Maxwell's wave equation. The coupled equation for the intensities of the two beams in the photorefractive crystals with the absorbing properties have been derived analytically. The intensity of the signal beam increases with the increasing crystal thickness, reaches a maximum and then decreases. The influence of energy beam coupling coefficient, oscillation frequency shift, crystal thickness, absorption coefficient and the input beam intensity ratio on the signal beam intensity have been studied in details. The effect of the photoconductivity of the materials on the intensities of the two beams in both the co-directional as well as contra-directional two beam coupling cases have been studied.     

LDA侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光放大器模拟与实验研究

介绍了一种激光二极管叠阵（LDA）侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光放大器构型，采用三维光线追迹方法进行了详细的模拟仿真，优化设计了此放大器系统的泵浦耦合结构，主要研究了多边形增益介质的掺杂离子浓度与侧面切角对介质内部泵浦光分布的影响。在晶体厚度1.5 mm、端面口径16 mm的条件下，侧面切角在35°～65°，Nd3+掺杂浓度为0.20 at.%～0.30 at.%时，模拟仿真中Nd:YAG多边形薄片对泵浦光的吸收分布较均匀，泵浦光分布均匀性均优于0.1，同时在实验中得到了平顶的荧光分布和增益分布。介质内储能的均匀平顶分布有利于实现高功率高光束质量的激光输出，为侧面Zigzag泵浦多边形薄片激光器系统的设计与进一步实验提供了重要参考。     

Diffraction-limited atomic iodine photodissociation laser

A high-reliability diffraction-limited atomic iodine photodissociation laser is described. It is shown that a diffraction-limited output beam is obtained when the laser pulse is extracted before the onset of gain-medium inhomogeneities caused by non-uniform deposition of the pump radiation. No degradation of the beam focusability is observed for intensities at which the final amplifier is heavily saturated.This work supported by the United States Department of Energy.     

Development of Raman-shifted probe laser beam for plasma diagnosis using polaro-interferometer

Optical diagnostics of laser-produced plasma requires a coherent, polarized probe beam synchronized with the pump beam. The probe beam should have energy above the background emission of plasma. Though the second harmonic probe beam satisfies most of the requirements, the plasma emission is larger at the harmonic frequencies of the pump. Hence, at high intensities we need a probe beam at non-harmonic frequencies. We have set up a Raman frequency shifted probe beam using a pressurized hydrogen cell that is pumped by the second harmonic of the Nd glass laser that operates at only one Stokes line of 673.75 nm.