InGaAs量子点的自发发射及光增益

研究了InGaAs量子点材料自发发射、放大自发发射及光增益特性.实验发现InGaAs量子点材料随着注入电流密度的增加,其自发发射及放大自发发射光谱峰蓝移,表现出明显的能带填充现象.由于量子点材料尺寸及形状等存在一定的分布,在光谱中没有明显的对应量子点激发态的谱峰.由单程增益放大自发发射得到了量子点材料在不同注入电流密度下的光增益谱.结果表明存在由于量子点大小分布造成的量子点态非均匀展宽引起的增益峰蓝移和增益谱展宽现象.     

InGaAs量子点激光器光增益的温度特性

研究了非耦合多层InGaAs量子点材料光增益的温度特性，并与InGaAs单量子阱材料进行了对比，发现In-GaAs量子点表现出更好的增益温度稳定性，同时发现随着温度升高，在140－200K湿度范围内，InGaAs量子点增益峰值首先增大，当温度超过200K后开始减小，对这种增益特性的产生机制进行了分析，增益曲线峰值波长随温度升高单调地向长波长方向移动，与量子阱材料相比具有更好的温度稳定性。     

纳米晶体量子点的光增益和受激发射

半导体激光器现已成为随处可见的一种激光器。光抽运和电激励半导体激光器被广泛用于从通讯、信息存储和处理到医学诊断和治疗等各个领域。半导体量子阱 ( QW)结构作为光增益介质的使用已导致半导体激光技术的重要进展。一维量子的约束把量子阱中载流子的运动限制在其余的二维。因而 ,量子阱具有在带缘处为非零二维阶梯状电子密度 ,得以供给带缘发射的更高载流子浓度 ,这导致激射阈值下降、温度稳定性改善和发射线宽变窄。从原理上讲 ,用量子线和量子点 ( QD)有可能使带缘的态密度进一步增高和激射阈值进一步降低 ,因为量子线和量子点的量…     

量子点半导体光放大器的速率方程和增益特性

为了深入研究量子点半导体光放大器(QD-SOA)的特性,建立了量子点半导体光放大器子带导带的三能级系统模型.把系统载流子的速率方程与其他文献采用的速率方程进行了对比优化.通过数值计算得到了瞬态解,并得到载流子在放大器各能级态的浓度分布,验证了量子点中能级分立特性.利用电子和空穴各自的占有几率在基态成一定的线性关系,在稳态下对速率方程求解,得出了量子点半导体光放大器相关的增益特性,以及增益特性与基态电子的占有几率之间的关系.结果表明量子点半导体光放大器具有很高的饱和增益和微分增益,较低的阈值电流等特性.说明量子点半导体光放大器具有比其他体材料和量子阱光放大器更加优异的特性.为光放大器的设计提供了有力的理论指导.     

GaN基激光器光增益和内部光损耗的测量

采用变条长方法实验测量了GaN基短波长激光器样品的放大自发发射谱,确定了样品的光增益和光损失系数,并发现了样品中存在着严重的光增益饱和的现象。证实了变条长方法对于研究GaN基短波长激光器性能的可行性。进一步比较了两种不同结构的激光器样品在增益和增益饱和方面的性能差别,同时指出样品外延时生成的裂纹,可能是造成这一差别的原因。     

应变GaInNAs/GaAs量子阱光增益特性研究

采用近似方法对GaInNAs材料的能带结构进行了分析,并计算了应变GaInNAs/GaAs量子阱能级,在此基础上进一步计算了应变GaInNAs/GaAs量子阱的材料光增益谱.对计算结果的分析表明,应变GaInNAs/GaAs量子阱材料是一种可以应用于1 300 nm波段的新型长波长半导体光电子材料.     

量子阱激光器光增益温度关系及对激射特性的影响

计算了不同温度下ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱材料光增益与载流子密度的关系．根据Ｂ－Ｄ条件：△Ｆ＞ｈｖ≥Ｅｇ＋Ｅｃ１＋Ｅｖ１，得到了△Ｆ、峰值增益光子能量和Ｅｇ＋Ｅｃ１＋Ｅｖ１与载流子密度的关系，并得到不同增益的激光器阈电流温度关系．计算结果解释了实验出现的阈电流温度的反常特性和波长开关现象，并且与器件温度特性符合．     

量子阱半导体光放大器的增益偏振相关性研究

应用能带计算理论,研究了张应变量大小、量子阱厚度对量子阱半导体光放大器(SOA)中的增益偏振相关性的影响.采用张应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.55 μm的SOA,它可以在较宽的载流子浓度范围、较宽的光波长范围内满足增益对偏振的不灵敏要求.另外,还采用混合应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.31μm的SOA.     

量子点激光器研究进展综述

本文综述了量子点激光器的研究进展。介绍了量子点激光器的结构原理、生长及其优化；对量子点激光器光电特性从实验和建立模型进行描述；给出以速率方程描述的量子点激光器的动态特性如光增益均匀展宽、激射光谱控制、激发态迁移等；最后展望了量子点激光器的研究方向。     

基于量子点光放大器波长转换的啁啾特性研究

信号光的啁啾特性在很大程度上会影响量子点半导体光放大器(QD-SOA)的性能,引起传输信号的走离效应,使误比特率增高。为了改善这一特性,对QD-SOA全光波长转换器的啁啾特性进行了系统分析,基于QD-SOA的交叉增益调制效应的全光波长转换原理,采用牛顿法和4阶龙格-库塔法求解速率方程和光场传输方程,计算了注入电流、抽运光脉宽和抽运光消光比变化时QD-SOA全光波长转换器输出变换光的啁啾值。结果表明,增大抽运光脉宽、减小注入电流和抽运光消光比均可减小变换光的啁啾值,通过优化这些参量可以减小啁啾的影响,但在设计QD-SOA全光波长转换器时,要考虑抽运光消光比和变换光啁啾之间的均衡。     

InGaAs/InP量子线的子带结构和光学增益

采用有效质量理论 6带模型 ,计算了 In0 .53Ga0 .4 7As/ In P量子线的光学性质 ,具体计算了In0 .53Ga0 .4 7As/ In P量子线的能带结构、态密度、载流子浓度、光学跃迁矩阵元和光学增益谱 ,并把量子线的光学增益谱和量子阱的光学增益谱作了比较。     

Optical Gain and Spontaneous Emission in GaAsSb–InGaAs Type-II “W” Laser Structures

The modal gain, modal loss and spontaneous emission of a GaAsSb-based type-II quantum-well (QW) laser structure emitting at 1.3 mum have been experimentally determined as a function of current injection and temperature. The system is able to provide a maximum of 900 cm^-1 of material gain from the n = 1 transition despite an electron-hole overlap of 32%, however, the gain from the n = 2 transition becomes dominant before this value can be achieved. The presence of the n = 2 transition has a detrimental effect on device performance, limiting the usable gain from the first transition and increasing the total radiative recombination current. Energy level calculations show that reducing the hole QW to 4 nm would increase the separation of the n = 1 and n = 2 transition by a further 45 meV, reducing the limiting effect of the transition. Carrier distribution spectra show the carriers are in thermal equilibrium for the temperatures and injection currents studied. A low radiative efficiency for this structure is measured due to a very large nonradiative current. We believe a combination of different mechanisms contribute to the nonradiative current.     

自组织量子点的优化生长

在不同生长条件下,生长低组分InGaAs/GaAs自组织量子点并且使用接触式AFM进行测量.通过对生长条件的优化,得到高密度、高均匀性的量子点MBE生长条件,这对于自组织量子点在器件方面的应用,比如量子点红外探测器和量子点激光器,是非常重要的.同时,还与优化的InAs/GaAs生长条件进行了比较.     

自组织量子点的优化生长

在不同生长条件下,生长低组分InGaAs/GaAs自组织量子点并且使用接触式AFM进行测量.通过对生长条件的优化,得到高密度、高均匀性的量子点MBE生长条件,这对于自组织量子点在器件方面的应用,比如量子点红外探测器和量子点激光器,是非常重要的.同时,还与优化的InAs/GaAs生长条件进行了比较.     

Submonolayer InGaAs/GaAs Quantum Dots Grown by MOCVD

Semiconductors - The mode of the growth of InGaAs quantum dots by MOS-hydride epitaxy on GaAs substrates without a deviation and with a deviation of 2° is selected for laser structures...     

All Optical Quantum CNOT Gate in Semiconductor Quantum Dots

Using density matrix approach the possibility of quantum logic operation in a single semiconductor quantum dot (QD) has been explored. The two photon excitation of the QD creates population in the biexciton state which is subsequently depopulated by the second pulse resonant with the biexciton-exciton transition. The theoretical analysis suggest that CNOT gate can be formed by choosing the pulses of appropriate pulse area.      

InGaAs/GaAs量子阱中自组装InAs量子点的光学性质

在InGaAs/GaAs量子阱中生长了两组InAs量子点样品,用扫描电子显微镜(SEM)测量发现,量子点呈棱状结构,而不是通常的金字塔结构,这是由多层结构的应力传递及InGaAs应变层的各向异性引起的.采用变温光致发光谱(TDPL)和时间分辨谱(TRPL)研究了其光致发光稳态和瞬态特性.研究发现,InGaAs量子阱层可以有效地缓冲InAs量子点中的应变,提高量子点的生长质量,可以在室温下探测到较强的发光峰.在量子阱中生长量子点可以获得室温下1 318 nm的发光,并且使其PL谱的半高宽减小到25 meV.     

InGaAs/GaAs量子点类脊型激光器的激射特性

用MOCVD方法生长制备了多层InGaAs/GaAs量子点结构 ,并研制出量子点激光器。研究了多层量子点激光器阈值激射特性与量子点有源区结构之间的关系 ,结果表明激光器的阈值电流密度依赖于量子点的结构。通过采用多层量子点、对量子点层间进行耦合以及采用宽禁带AlGaAs作为量子点层势垒可以有效地降低激光器的阈值电流密度。获得了最低为 2 0A/cm2 的平均阈值电流密度。量子点激光器的激射波长也与有源区结构有关 ,随着量子点层数增加 ,激射峰向长波方向移动。     

High Optical Gain of Solution-Processed Mixed-Cation CsPbBr3 Thin Films towards Enhanced Amplified Spontaneous Emission

A solution-processed thin film made of all-inorganic CsPbBr₃ perovskite is a promising candidate for low-cost and flexible green-color lasers. However, the amplified spontaneous emission (ASE) of solution-processed CsPbBr₃ films still experiences a high threshold owing to poor morphology and insufficient optical gain. Here, a multiple-cation doping strategy is demonstrated to develop compact, smooth thin films of Cs_0.87(FAMA)_0.13PbBr₃/(NMA)₂PbBr₄ (FA: formamidinium; MA: methylammonium; NMA: naphthylmethylammonium) with a record high net modal optical gain of ≈ 3030 cm⁻¹ and low propagation loss of 1.0 cm⁻¹. The FA and MA cations improve the crystallization kinetics to form continuous films, and the NMA cations reduce the grain dimension, increase film dispersibility/uniformity, and enhance spatial confinement to promote optical gain. Room-temperature ASE is demonstrated under a low threshold of ≈ 3.8  µ J cm⁻² without degradation after four months of storage in glove box or excitation by 3 × 10⁷ laser pulses. These findings provide insights into enhancing the optical gain and lowering the threshold of perovskite lasers in terms of molecular synthesis and microstructure engineering.