双量子阱中的子带光吸收

由于微制造技术的不断发展,如液相外延(LPE),气相外延(VPE),金属有机化学气相沉积(MOCVD)以及分子束外延技术(MBE)等先进的材料生长技术方法也日趋完善,从而使得各种低维半导体量子器件(如半导体、超晶格、量子阱、量子线和量子点等)制造日趋成熟。由于这些低维半导体量子器件具有很强的非线性光效应,而且随着材料、外形、尺寸等的不同,非线性光效应也有很大的差别,更由于其可能存在的广泛的应用前景,所以近年来,一直是人们研究的重点。近来,由于人们相信,利用GaAs／AlGaAs量子阱有可能制造出一些新型的光学仪器,如光开关、光限幅器、光调制器等,所以,对不同势形的GaAs／AlGaAs量子阱的非线性光学特性一直吸引着人们进行理论和实验的研究。而在最近几年,对双量子阱的研究也成为了人们的研究重点。通过密度矩阵和迭代的方法,得到双量子阱中的第一、第三阶子带光吸收表达式,我们将用一个典型的GaAs／AlGaAs双量子阱代入其中进行数值计算,并进行讨论。我们的计算结果显示,阱的光吸收峰不但与中间的势垒宽度有关,更与入射光强有关。     

Morse势阱中子带间的光吸收

研究了Morse势阱中子带间的光吸收,并且利用密度矩阵算符理论和迭代方法,推导出了线性和三阶非线性子带间的光吸收系数的解析表达式,然后以GaAs/AlGaAsMorse势阱为例进行数值计算。结果表明,线性吸收系数是正的,为总吸收系数作出积极的作用,而三阶非线性吸收为负,抵消了一部分线性吸收,进而得到总的吸收系数;吸收系数随着入射光强度的增大而减小,即出现吸收饱和现象;当势阱参数a增大时,吸收系数增大,即阱宽较窄时,系统吸收的能量较多。若要获得较大的光学吸收系数,就要输入较小的光场强度,并选择适当的势阱参数a和入射光频率。     

一种特殊的非对称量子阱中的电光效应

运用密度矩阵方法推导出了特殊非对称量子阱中电光系数的解析表达式,并以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例进行了数字计算.计算结果表明,量子阱的非对称性随着参数a的增大而增强,随着参数V₀的增大而减小.电光系数的最大值也随着参数a的增大而增大,随着参数V₀的增大而减小,表明电光系数将随着量子阱非对称性的增大而增大.在取不同的参数a和不同的参数V₀时,电光系数和入射光子能量的关系分别被绘制成曲线图.在图中分别有三个不同的峰,而且系统的非对称性越大,峰值就越大.随着量子阱非对称性的增大,曲线中的峰向能量低的方向移动.另外,在这种量子阱中得到了比较大的电光系数,大约在10^-6m/V量级.随着近来纳米制作技术的进步,使得在实验上制作这种特殊非对称量子阱并得到较好的非线性材料成为可能.     

四组份不同频率连续变量纠缠态光场的产生

量子纠缠态是开展量子信息工作的核心资源。提出在一块光学超晶格中通过有注入信号的非简并光学参量振荡级联一个和频过程,可以产生不同频率的四组份连续变量纠缠态光场的可行实验方案。首先泵浦光和注入信号光通过差频过程产生闲置光。然后泵浦光和闲置光在同一块光学超晶格中通过级联和频过程产生和频光。根据多组份连续变量纠缠的判定方法,从理论上证明泵浦光、信号光、闲置光与和频光场之间的量子纠缠特性。四组份纠缠特性随泵浦功率的增大而减弱,另外选取较大的注入信号功率、级联非线性过程的耦合参数和泵浦光衰减常数可以得到较好的四组份纠缠光场。该实验方案只用到一块光学超晶格就可以产生四色连续变量纠缠态光场,实验装置简单。     

Morse势阱中的光检波效应

利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法，得到Morse势阱中的光检波系数的解析表达式。并以典型的GaAs/AlGaAs莫尔斯量子阱为例进行数值计算。研究结果表明，较大的光检波系数与系统的非对称性有关，系统的非对称性越大，光检波系数越大。