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太赫兹量子级联激光器结构设计与输运性质

作　者: 卢俊
导　师: 李玉现
学　校: 河北师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 太赫兹量子级联激光器电子输运共振隧穿透射系数能级
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

太赫兹（THz）量子级联激光器（QCL）是一种重要的太赫兹辐射源,具有体积小、轻便、易集成、频率可调和能量转换效率高的特点。本论文主要研究了太赫兹量子级联激光器（THz QCL）的输运性质,并由输运性质设计出了带有光学声子散射的THz QCL。首先利用传递矩阵方法推导出了Al_{0 .3} Ga_0.7As/GaAs/ Al_{0 .3} Ga_0.7As双垒单阱结构的透射系数,并得出了不同情况下的准束缚态能级。并由此计算出了第二个垒的宽度变化时,场强和能级之间的关系。计算结果表明,垒宽,阱宽,偏压对系统的透射系数都有着非常明显的影响。当固定第一个垒的宽度,而变化第二个垒宽时,系统基态能级和第一激发态的能级均没有受到垒宽变化的影响。接着本文研究了在三垒双阱结构中,中间阱宽对于阱与阱之间耦合作用的影响。随着中间阱宽的逐渐减小,相邻的阱与阱之间的耦合作用逐渐加强。最后研究了THz QCL的输运性质,并设计出了带有光学声子散射的THz QCL。模拟了波函数分布和能级位置。对于设计的结构,模拟出发射区高能级波函数和低能级波函数能够交叠;发射波长147.6（μm）,频率2.03（THz）,属于太赫兹频段;抽取区发射电磁波能量26.9（meV）,和晶格光学声子能量相当。这有利于粒子数反转,增加太赫兹发射强度。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
1 绪论  7-12
  1.1 太赫兹波介绍  7-8
  1.2 太赫兹辐射的特性和应用  8-12
2 量子级联激光器  12-18
  2.1 介绍  12-15
    2.1.1 量子级联激光器  12-13
    2.1.2 太赫兹量子级联激光器  13-15
  2.2 基本原理  15-18
    2.2.1 单极性  15-16
    2.2.2 级联性  16
    2.2.3 粒子数反转  16-18
3 理论计算  18-38
  3.1 模型和理论方法  18-22
  3.2 计算结果分析  22-31
    3.2.1 双垒能级和透射系数性质的研究  22-28
    3.2.2 三垒双阱结构耦合性质的研究  28-31
  3.3 太赫兹级联激光器共振声子结构设计  31-37
  3.4 总结  37-38
4 总结与展望  38-39
参考文献  39-43
致谢  43

太赫兹量子级联激光器结构设计与输运性质

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