非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率

本文主要研究了一个特殊非对称量子阱中的二阶非线性光学极化率,并且利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代方法导出了二次谐波极化率的解析表达式.最后,以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例作了数值计算.数值结果表明,较大的二次谐波极化率与系统的非对称性有关,系统的非对称性越大,二次谐波极化率越大.     

非对称耦合量子阱的吸收非线性增强

基于V 形三能级模型运用密度矩阵方程推导了非对称耦合量子阱三阶光学非线性极化率. 具体分析了三阶吸收非线性效率（三阶光学非线性极化率与线性吸收系数之比）随阱间电子相干振荡频率的变化规律. 理论结果表明：三阶吸收非线性效率对阱间电子相干振荡频率相当敏感，当阱间电子相干振荡频率增大时三阶吸收非线性效率显著增强，而当阱间电子相干振荡频率为零时，这种非线性效率类似于单量子阱情况. 与单量子阱相比，对于已设计好的非对称耦合量子阱结构其突出特征表现在，其非线性吸收与色散特性可经由沿材料生长方向偏压进行控制. 据此，我们预期利用这种非对称耦合量子阱结构能设计成光通信中的光限幅器和可控克尔光开关.     

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.     

量子点量子阱中的三阶非线性光学特性的研究

利用紧致密度矩阵近似方法，研究了一个特殊量子点量子阱中的三阶非线性光学特性(三次谐波产生)，得到了量子点量子阱系统的三次谐波产生系数的解析表达式，而且考虑了量子点量子阱系统中的两种电子束缚态-壳层阱内与阱外两种束缚态。对CdS/HgS构成的典型的量子点量子阱进行了数值计算，得到了10^-15(m／v)^2量级的三次谐波产生系数，并且绘出了三次谐波产生系数作为量子点量子阱的尺寸和泵浦光子能量的函数曲线，最后对曲线的特征及其形成的原因进行了解析。     

双波泵浦非对称量子阱的光学整流效应

为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源,设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构,结构组分为Al0.5Ga0.5As/Ga As/Al0.2Ga0.8As,采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式,在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明,其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加,呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6m/V;随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现"红移"现象,其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同,从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。     

量子阱非线性光学研究进展

综述了量子阱非线性光学领域近年来实验工作的进展，重点介绍了共振增强的二阶和三阶非线性效应、光折变效应、量子阱光调制器和ＩＶ族材料的非线性过程，指出该领域发展迅速，应用前景十分广阔。     

ZnSe－ZnS量子阱的光学非线性

半导体量子阱及超晶格材料具有室温激子效应以及强的光学非线性从而得到人们广泛的重视。利用半导体量子阱和超晶格可以制备出高速度、低闭值、小尺寸及室温工作的半导体激光器、光双稳器件等一系列光电子器件.     

电子有效质量随位置变化的半导体量子阱中的光学整流

本文利用坐标变换和密度矩阵等方法,导出了电子有效质量随位置变化的量子阱中光学整流系数的解析表达式。数值结果表明,较大的光学整流系数与系统的非对称性和光子能量有关。     

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.     

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.     

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。     

Calculation of Linear and Nonlinear Intersubband Optical Absorptions in Electric-Field-Biased Semiparabolic Quantum Wells

By using the compact density matrix approach and iterative procedure, a detailed procedure for the calculation of the linear and nonlinear intersubband optical absorption coefficients is given in the electric-field-biased semi-parabolic quantum wells (QWs). The simple analytical formulas for the linear and nonlinear optical absorption coefficients in the systems are also deduced. Numerical result on typical GaAs materials shows that, the linear and nonlinear optical absorption coefficients sensitively depend on the applied electric field and the confined potential frequency of the semiparabolic QW systems as well as the incident optics beam intensity.     

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。     

Pöschl-Teller势阱中线性与非线性光学吸收系数的计算

非对称性量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起了人们的广泛关注,而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器件具有重要的理论指导意义.考虑带间的电子弛豫,用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了Pöschl-Teller 势阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式.通过调节Pöschl-Teller势阱中两个可调参数κ和λ,势阱的形状及其非对称性会随着κ和λ的取值不同而明显不同,从而其线性与非线性光学吸收系数的大小也会随势阱参数κ、λ和入射光强的变化而呈规律性的变化,并且当入射光强增强到一定程度会出现较强的饱和吸收现象.     

Third-Order Nonlinear Optical Susceptibility of Special Asymmetric Quantum Wells

A detailed procedure for the calculation of the third-harmonic-generation susceptibility tensor is given in special asymmetric quantum wells, and an analytic formula for the third-harmonic-generation susceptibility is obtained by the compact density matrix approach and the iterative procedure. Finally, the numerical results are presented for typical GaAs/AlGaAs asymmetric quantum wells. The calculated results show that the origin of the large thirdharmonic-generation susceptibility is due to the increase in asymmetry of the quantum well.     

Transient Intersubband Optical Absorption in Double Quantum Well Structure

The microscopic equations of motion including many-body effects are derived to study the intersubband polarization in the double quantum well structure induced by an ultrafast pumping infrared light. Based on the self-consistent field theory, the transient probe absorption coefficient is calculated. These calculations are beyond the previous steady-state assumption. Transient probe absorption spectra are calculated under different pumping intensity and various pump probe delay.     

量子盘中的三阶非线性光学极化率

利用密度矩阵方法讨论了量子盘中的三阶非线性光学极化率,导出了近共振条件下的三次揩波的解析表达式,并以GaAs量子盘为例进行了具体的计算。结果表明,GaAs量子盘中的三阶非线性光学极化率要比GaAs量子阱的大几十倍。而且,选取适当的参量,可在吸收系数相对较小的情况下获得较大的折射率。     

基于GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料的半导体弱光开关

提出了一种基于在GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料子带跃迁的量子干涉的半导体弱光开关，分析了驰豫速率γ21对光开关的影响，这种半导体弱光开关是半导体超晶格材料共振隧穿作用导致的子带跃迁的Fano干涉的结果，由于半导体结构与材料可以人为地选择，相干强度可以控制和改变，这种半导体弱光开关比采用原子系统更实用，这也是一种在半导体材料中实现一束光控制另一束光的方法。     

Coherent Interband and Intersubband Dynamics in Terahertz-Driven GaAs Quantum Wells

We theoretically investigate the optical absorption spectra and charge density by subjecting a GaAs quantum well to both an intense terahertz (THz)-frequency driving field and an optical pulse within the theory of density matrix. In presence of a strong THz field, the optical transitions in quantum well subbands are altered by the THz field. The alteration has a direct impact on the optical absorption and the charge density. The excitonic peak splitting and THz optical sideband in the absorption spectra show up when changing the THz field intensity and/or frequency. The Autler-Towns splitting is a result from the THz nonlinear dynamics of confined excitons. On the other hand, the carrier charge density is created as wave packets formed by coherent superposition of several eigenstates. The charge density exhibitsquantum beats for short pulses and/or wider wells and is modulated by the THz field.