小功率量子阱激光器的大信号调制特性

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。     

用直接模拟法分析量子阱半导体激光器瞬态响应

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.     

用直接模拟法分析量子阱半导体激光器瞬态响应

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     

增益非线性对超短腔激光器速率方程的影响

用量子阱激光器增益与载流子浓度的对数关系（增益饱和效应）取代了体材料的线性关系，得到了适用于量子阱结构的速率方程。详细分析和计算了这一修正的影响。计算表明，对长腔（低损耗）器件线性关系是较好的近似；对短腔（高损耗）、线性关系则有较大的误差，必须考虑增益饱和的影响，否则将过高估算自发辐射因子的测量值，过高估计弛豫振荡频率和最大调制频率。这一结果对微腔激光器的研究具有重要的意义。     

载流子输运和寄生参数对隧道再生双有源区垂直腔面发射激光器调制特性的影响

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     

量子级联激光器调制特性的电路模拟

量子级联激光器(QCL)是波长范围在中远红外的一类新型激光器,到目前为此,对于它的脉冲响应及调制响应等动态特性了解并不是很深入,为此以贝尔实验室在1994年发明的量子级联激光器器件模型为基础,通过分析量子级联激光器中的电子在多量子阱间输运及跃迁的单极行为,得到它的速率方程。以此为基础,通过用电路元素对方程进行改造,建立起其相应的等效电路模型,利用PSPICE电路模拟软件进行模拟仿真,得到了它的调制响应特性,对可能影响其调制特性的一些因素如各阱之间的弛豫时间进行了讨论,并与其它类型激光器作了比较,发现量子级联激光器的动态性能并不优良,而这一点应缘于其独特的激射能级结构。     

线形腔掺铒光纤激光器输出特性的理论研究

通过求解速率方程，从理论上详细地分析了形腔掺铒光纤激光器输出特性，得到了稳定条件下激光器阈值泵浦功率，输出功率和斜率效率的解析表达式；给出了构造线形腔掺铒光行激光器所需掺铒光纤最短长度和最佳长度的表达式。     

应变多量子阱激光器的阱数与腔长

本文从理论上分析计算并给出了应变多量子阱激光器阱数与腔长的优化设计结果.考虑到多生子阱阱区的注入不均匀性,提出了一种新的分析和计算方法.以1.55μmInGaAs(P)1.5%压缩应变多量子阱激光器为例,最佳的阱数为4个,最佳腔长为500μm左右.     

GaN基多量子阱发光二极管的极化效应和载流子不均匀分布及其影响

制备了GaN基绿光发光二极管.利用耦合法求解了在自发极化和压电极化效应影响下的GaN/InGaN量子阱的极化电场强度.考虑载流子在量子阱间的不均匀分布，模拟计算了系统的一维薛定谔方程、稳态速率方程和泊松方程，得到了载流子在各个阱间的分布比值和辐射复合速率.同时还得到了不同电流下电致发光(EL)谱的峰值波长、谱峰半高宽及EL谱强度的变化情况.发现当测试电流由10 mA 增加到70 mA时，理论结果与实验结果能很好符合. 关键词： 极化 载流子不均匀分布 复合速率     

基于激发态吸收的曙红Y凝胶全光开关

用倍频ＹＡＧ脉冲激光泵浦导致三重态激发对氦氖探测激光的非线性吸收，演示了曙红Ｙ凝胶薄片的光开关和光调制特性，并用速率方程进行动力学数值模拟，得到了与实验相符的结果。文中还讨论了提高光开关和光调制性能的途径。     

LD泵浦掺铥(Tm3+)光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化.在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系.在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系.进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系.分析结果表明存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值.     

LIPS技术测量CH_4/空气预混火焰温度

简述了激光诱导偏振光谱技术的测温原理和实验方法,并利用激光诱导偏振光谱技术测量了常压CH4/空气预混火焰的温度分布。该技术灵敏度高,且不受碰撞猝灭的影响,适于诊断各种实际的燃烧过程。通过研究激光能量与信号强度的关系,获得了激光功率密度与信号强度的关系曲线以及实验中的最佳激光功率密度;记录并测量了燃烧场中OH分子A2∑＋-X2Π（0,0）跃迁带中P 1（2）和Q 1（8）两条吸收线的强度,用双线法计算了相应的温度,给出了CH4/空气预混火焰中不同化学配比条件下燃烧场温度的空间分布,实验结果与CARS的测量结果吻合较好。     

不可逆四热源吸收式热变换器的最优性能

在恒温内可逆四热源吸收式热变换器循环模型的基础上,建立了线性(牛顿)传热定律下考虑泵热空间向环境的热漏、工质的内部牦散以及工质与外部热源间的热阻损失的不可逆四热源吸收式热变换器循环模型。导出了在总换热面积一定的条件下,循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、最大泵热率和相应的泵热系数、最大泵热系数和相应的泵热率以及最佳工质工怍温度和最佳换热面积分配关系。     

斯特林热机的基本优化关系及功率和效率界限

1前言近年来,有些学者应用有限时间热力学研究斯特林热机的优化性能,获得一些比经典热力学界限更有意义的新性能界限。但至今为数还较少,应继续开展研究。特别是有人提出“21世纪是斯特林热机的世纪’巾一］。本文将进一步研究受热阻、热漏和回热损失三种主要不可逆因素影响的斯特林热机的优化性能,导出热机的基本优化关系及功率和效率界限。结果表明,热漏的存在使斯特林热机的优化性能与无热漏时的有质的差异,而在热阻和回热损失的基础上再考虑热漏的影响,其结果将可反映出实际热机观测性能的主要特征【’,‘］,从而对实际更有指…     

Geometric analysis of the b-dependent effects of Rician signal noise on diffusion tensor imaging estimates and determining an optimal b value

The optimal diffusion weighting (DW) factor, b, for use in diffusion tensor imaging (DTI) studies remains uncertain. In this study, the geometric relations of DW quantities are examined, in particular, the effects of Rician noise in the measured magnetic resonance signal. This geometric analysis is used to make theoretical predictions for selecting a b value to reduce the influence of noise. It is shown that the optimal b value for DTI studies in healthy human parenchyma is approximately b=1200 s mm⁻², with a simple relation given as well for a given expected apparent diffusion coefficient. Monte-Carlo simulations on sets of realistic DTI measures are then performed, verifying the optimal DW for minimizing estimate errors. The effects of noise on various DTI parameters such as anisotropy indices (fractional anisotropy and scaled relative anisotropy), mean diffusivity, radial diffusivity, eigenvalues and the direction of the first eigenvector are investigated as well.     

Inferring an optimal Fisher measure

It is well known that a suggestive relation exists that links the Schrödinger equation (SE) to the information-optimizing principle based on the Fisher information measure (FIM). We explore here an approach that will allow one to infer the optimal FIM compatible with a given amount of prior information without explicitly solving first the associated SE. This technique is based on the virial theorem and it provides analytic solutions for the physically relevant FIM, that which is minimal subject to the constraints posed by the prior information.     

速调管离子噪声特性的模拟分析

 离子噪声已成为影响现代微波管性能的一个重要因素，采用一维混合模型研究了速调管的离子噪声，用自编的1维粒子模拟程序对速调管的离子噪声特性进行了分析。采用小信号近似，从理论上推导出了速调管离子噪声与相位畸变关系的表达式，表明微波管相位噪声直接来源于管内离子量的变化。模拟了有离子噪声时速调管的相位特性，对模拟过程做了离子诊断并与实验结果进行比较，证明了模拟过程的正确性。探讨了电子束电流、电压以及聚焦磁场对离子噪声的影响规律，束电流与束电压改变后，离子噪声的周期与大小相应改变，增大束电流，离子噪声幅度会下降，并趋于稳定，而在束电流不变的情况下，离子噪声存在一个最小值。束电流与束电压确定，存在最佳的磁场使离子噪声幅度最小。     

On quantization of the uncertainty in a measurable macroscopic quantity

The present work is devoted consequences of generalization of the radar uncertainty relation. The radar uncertainty relation has been generalized by adding a deterministic but irremovable component of the wave measurement error. One of the consequences of the generalized radar uncertainty relation is that a nonzero uncertainty minimum is achieved in measuring a macroscopic quality in an optimal nonzero uncertainty interval found by local step-by-step quantization of multipliers of the radar uncertainty relation. An algorithm of minimization of the measurement uncertainty generalizes the notion of measurement understood as a unified measuring and information process including readings, calculations, and step-by-step adaptation of the parameters of a measuring instrument to the parameters of a measurable object. The value of the macroscopic quantity measured with the least uncertainty in the optimal interval is taken to be its true value. __________ Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 9, pp. 73–77, September, 2006.     

Wolter-I型聚焦镜热变形数值研究

为了给聚焦镜热控及支撑结构优化设计提供依据,对爱因斯坦探针项目中的后随X射线望远镜的镜片组进行了三维全尺寸建模与有限元分析.研究了轴向、径向两种温度梯度,以及有、无支撑结构对镜片组形变的影响,并对面形误差与温差范围的关系进行了探究.结果表明:对于无支撑结构,轴向温度梯度下面形误差与半径关系接近线性关系,径向温度梯度下则接近分段二次关系;支撑结构发生热变形时,会使镜片组产生与之对应的面形误差,令同相圆度误差转变为异相圆度误差,并使镜片组整体面型误差峰谷值增加32.25%~123.01%,均方根值增加4.13%~5.14%;对于有支撑结构,热致面形误差与温差成正比,温差每增加1℃,轴向温度梯度下,面形误差峰谷值与均方根值分别增加7.76μm、1.12μm,而对于径向温度梯度则分别增加9.67μm、1.60μm.聚焦镜片热致面形误差在一定情况下与镜片尺寸、温差成线性关系,并受到支撑结构变形的显著影响.     

Optimal conditions for submonolayer nanoisland growth in ion beam assisted deposition

We study the optimal conditions for nanoisland growth in ion beam assisted deposition (IBAD). This situation occurs when adatom islands remain small enough to prevent the onset of three-dimensional growth, while at the same time preventing ion-induced surface erosion. To this end, we develop a rate equation model of IBAD, which embodies continuous deposition of adatoms and creation of vacancies, recombination of vacancies at adatom island edges, as well as recombination of adatoms at vacancy island edges. These rate equations are solved by numerical simulations based on the particle coalescence method. To determine the optimal growth condition, we find the largest mean size of the vacancy islands leading to their survival. We show that at this onset between the rough and smooth layer-by-layer growth regimes there is a simple exponential relation between the largest size of the vacancy islands and the external control parameters of the growth.