载流子导引的折射率变化偏振相关性研究

分析了载流子浓度、张应变量大小、量子阱阱宽和量子阱垒区材料组分对量子阱结构TE模和TM模折射率变化的影响.综合调配以上参数得到1530—1570 nm波长范围内同时具有大的折射率变化量(10^-2量级)和折射率变化低偏振相关(10^-4量级)的量子阱结构.研究表明,不同的调配参数组合可以得到同一波长范围内基本一致的折射率变化谱.     

混合应变多量子阱实现折射率变化低偏振相关的理论分析

考虑温度变化和载流子注入阱间分布不均匀性,给出求解量子阱材料折射率变化的理论分析模型。分析了量子阱应变量大小、阱宽、垒区材料组分和注入载流子浓度对TE模和TM模折射率变化的影响。设计出折射率变化低偏振相关的混合应变多量子阱结构,在0~40℃的温度范围,其折射率变化量在1 530~1 570nm波长范围内具有较大数值（6×10^-3）,且具有低的偏振相关性;当载流子浓度从1×10^24 m-3增大到3×10^24 m-3时,其折射率变化量在增大的同时,仍可在一定温度下保持低偏振相关。     

兼顾量子阱材料增益与折射率变化的研究

对比分析了量子阱材料增益谱及其折射率变化谱随阱宽、应变和载流子浓度的变化特性,在此基础上以两谱线3dB谱宽交叠区面积为度量,分析了各因素对兼顾材料增益与折射率变化的影响,并剖析了其中的物理机理。研究表明,两谱线3dB谱宽交叠区面积随阱宽的变化过程中存在一个极大值;引入压应变有利于增大交叠区面积;交叠区面积随载流子浓度单调增加的过程中存在一个转折点,在转折点之前增加迅速,在转折点之后增加放缓。基于以上影响规律,选取适当的阱宽与压应变量,在载流子浓度为3.0×10^(24) m^(-3)时,设计出的In0.583Ga0.417As/In0.817Ga0.183As0.4P0.6量子阱在C波段内可恰当地兼顾增益与折射率变化,两谱线3dB谱宽交叠区面积为3.7×10~4 nm/cm。     

混合应变多量子阱有源材料及其增益偏振特性

采用MOCVD外延交替生长了压应变、张应变In_xGa1-xAs_yP1-y多量子阱材料,对应1.3 μm波段.平均应变量-0.16%,周期11 nm.采用三个周期外延材料的芯片制作的LD,实现了TE和TM双偏振模激射.     

线双折射传感光栅中的传输光偏振态分析

 深入研究了线双折射光栅中透射光偏振特性的演变过程。采用耦合模理论和琼斯矩阵分析了传输距离、双折射大小、入射起偏态等因素对透射光偏振特性的影响,并利用邦加球中描绘了偏振态的演变趋势。结果表明：光栅中的线双折射和传输距离会改变传输光的偏振态,偏振态的波长相关曲线会随传输距离和线双折射的增大而不断扩展,入射起偏态的不同并不改变偏振态的拓展趋势。同时,第一斯托克斯参量与偏振相关损耗在峰值波长点上存在对应关系,两者幅值均与线双折射呈单调递增关系,可应用于传感测量。     

相位-偏振编码的量子保密通信系统的研究

提出了一种新型的量子信息编码和解码新方法，并用全量子力学方法，对这种量子信息编码 技术进行了系统的理论分析.根据态叠加原理，可以用两个正交的偏振态，通过偏振干涉方 法合成一个新的偏振态.这个合成的偏振态由两个正交偏振态的相位差决定.改变相位差，就 可以合成各种不同的偏振态.而相位差的改变可以通过相位调制器来实现，从而可以用相位调制方法，实现对光子偏振态的编码和解码.这种方法可以随机地制备各种非正交偏振态， 也可以随机地产生各种非正交偏振态测量基，对各种非正交偏振态的光子进行检测和解码. 这种编码方法既具有相位编码方法传输距离大的优点，同时又克服了该方法信息损失过半的 缺点，还可以对光子的位相和偏振态进行精确补偿，有效地降低误码率. 关键词： 量子密钥分配 相位编码 偏振编码     

含负折射率材料1维光子晶体的偏振无关非全向的缺陷模

运用光学传输矩阵理论,研究了含负折射率材料1维光子晶体缺陷模的偏振特性。结果显示,零均折射率带隙中缺陷模对入射角和偏振有较强的依赖。通过对缺陷层参数的优化设计,得到了一系列的偏振无关非全向缺陷模,这是传统1维光子晶体中不能出现的。应用这些缺陷模,设计了低通、高通、带通空间滤波器。与传统光子晶体空间滤波器相比,这些空间滤波器具有偏振无关的优点。     

含负折射率材料1维光子晶体的偏振无关非全向的缺陷模

运用光学传输矩阵理论,研究了含负折射率材料1维光子晶体缺陷模的偏振特性。结果显示,零均折射率带隙中缺陷模对入射角和偏振有较强的依赖。通过对缺陷层参数的优化设计,得到了一系列的偏振无关非全向缺陷模,这是传统1维光子晶体中不能出现的。应用这些缺陷模,设计了低通、高通、带通空间滤波器。与传统光子晶体空间滤波器相比,这些空间滤波器具有偏振无关的优点。     

半导体中的自旋弛豫——从体材料到量子阱、量子线、量子点

本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。     

半导体中的自旋弛豫--从体材料到量子阱、量子线、量子点

本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。     

用CMOS线阵图像传感器测量透明材料的折射率

将衍射光栅干涉和CMOS线阵图像传感器技术相结合,提出了自动测量透明材料折射率的方法.介绍了用CMOS线阵图像传感器来实现透明材料折射率测量的基本原理和数据采集方法.采用曲线拟合计算条纹移动距离,提高了对干涉条纹移动量测量的准确性,折射率精度可提高到10-5数量级.     

利用线阵CCD测量液体折射率实验研究

提出一种利用线阵CCD测量液体折射率的方案,平行光束经过透镜汇聚,在汇聚点处设置线阵CCD检测光束直径大小,在透镜后加入液体,光束发生折射,利用线阵CCD测量出光束直径变化量,即可测量得液体的折射率。实验测量得蒸馏水、乙醇液体的折射率与标准值吻合,相对误差小于0.4%。对不同折射率的液体,只需测量出光束直径变化量即可测量出折射率。本方案结构简单、测量操作简化、测量准确,在物理实验教学和折射率测量仪研制中具有应用价值。     

基于线偏振光反射率测量介质折射率的研究

研究线偏振光的振幅反射率与介质折射率的关系,提出一种测量介质材料折射率的方法。文中从菲涅耳公式出发,推导出各向同性介质的线偏振光反射率与折射率的关系式,给出基于线偏振光反射率测定介质折射率的原理。设计实验方案,在不同入射角情况,定出线偏振光p方向和s方向两种线偏振光在玻璃表面的反射率,得到线偏振光振幅反射率随入射角变化的实验曲线。依此实验数据得出材料的折射率。结果表明,测出的介质材料的折射率与理论值相符,所采取的测定方案可行。     

基于偏振编码的副载波复用量子密钥分发研究

提出了一种采用相位合成偏振态编码的副载波复用量子密钥分发方案,该方案在不增加系统设备的前提下允许多路量子密钥通过并行的边带信道同时进行分发．每一个边带的偏振态可通过控制副载波的相位随机且独立地合成．该方案允许量子密钥系统的成钥率成倍的增加．仿真实验证明,通过调整每个副载波相位能够理想地调整和控制边带的偏振态．     

量子密钥分发系统中抗扰动偏振编码模式的实验研究

基于移动设备的自由空间量子密钥分发系统能够为实时全覆盖多节点网络提供有效的解决方案,然而该系统目前依旧存在着稳定性不足的问题,偏振编码器的抗扰动性在移动设备应用中非常重要.在扰动情况下保偏光纤的偏振保持特性将受到很大程度的影响,进而使得基于该特性的编码器的稳定性也随之受到影响.为解决扰动情况下偏振编码的稳定性问题,本文提出了一种双向差分调制模式,该种调制模式可以使基于双向回路的偏振编码器即使在扰动情况下依旧能够实现稳定编码.为此设计了双向差分调制的原理验证实验,实验在250 MHz的重复频率下进行,并使用200 Hz的振动来模拟实际扰动环境,在实验最后使用了商用雪崩型单光子探测器进行了持续2 h的测试,得到了在扰动情况下系统的平均量子比特误码率为0.36%,误码率波动范围不超过0.2%.     

InP基InAs量子线异常的变温光致发光谱研究北大核心CSCD

制备了InAs/InAlGaAs/InP(001)量子线结构,利用变温光致发光谱(PL)研究了InAs量子线的光学特性.随温度增加InAs量子线PL谱的发光峰位呈异常的S型变化,即:在15K^35K时峰位红移;在35K^55K温度范围内峰位发生了蓝移;随后随温度进一步增加,峰位再次发生红移.分析认为这种S型峰位的变化可能是由于不同温度下载流子的不同复合机制所引起的.     

InGaN/GaN多量子阱LED载流子泄漏与温度关系研究

通过测量光电流,直接观察了InGaN/GaN量子阱中载流子的泄漏程度随温度升高的变化关系。当LED温度从300K升高到360K时,在相同的光照强度下,LED的光电流增大,说明在温度上升之后,载流子从量子阱中逃逸的数目更多,即载流子泄漏比例增大。同时,光电流的增大在激发密度较低的时候更为明显,而且光电流随温度的增加幅度与激发光子的能量有关。用量子阱-量子点复合模型能很好地解释所观察到的实验现象。实验结果直接证明,随着温度的升高,InGaN/GaN量子阱中的载流子泄漏将显著增加,而且在低激发密度下这一效应更为明显。温度升高导致的载流子泄漏增多是InGaN多量子阱LED发光效率随温度升高而降低的重要原因。     

应力对M-Z型InP/InGaAsP-EAM偏振

采用Agilent 81910A光子全参量测试仪,首次实验研究了InP/In1－xGaxAs1－yPy-MQW（Multiple-Quantum-Well,MQW）材料与衬底间因应力而产生的M-Z型光调制器的PDL影响以及由此引起的由差分群时延(Differential Group Delay,DGD)表征的偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD).研究结果表明,半导体MQW光调制器的PDL与DGD是一致的.因此在半导体光器件的制作过程中,应尽可能地减小衬底与波导芯层之间的因残存应力的存在造成对光器件的高速性能的不利影响.     

电子在圆柱形半导体量子线中的行为研究

用计算一维势阱波函数的方法简化了圆柱形量子线波函数的计算, 得出了量子线中电子的能态、 能级图和波函数。 在确定温度条件下, 讨论了量子线的线宽与它的光谱蓝移、 能级分离或兼并以及电子能态的关系。The wave function of column quantum wires has been calculated with the means of calculation for the quantum wave function in one dimensional potential well. The energy state, energy level diagram and wave function of column quantum wire have gained. Under assured temperature, the relations of column quantum wire diameter to its spectrum blue shift, separation or annexation of energy level, and electrons energy state have been discussed.