單量子點微腔激光器的研究.pdf

1、量子點激光器是多學科前沿交叉的研究熱點，尤其是隨著近年來納米技術的進展，量子點激光器的理論和實驗研究更吸引了眾多研究人員的關注。量子點激光器的性能與量子阱激光器或量子線激光器相比，具有更低的閾值電流密度，更高的特征溫度和更高的增益等優(yōu)越特性，并且具有許多獨特的物理性質，如表面效應、量子隧穿、非線性光學效應等，極大地改善了材料的性能。本論文基于本人參加導師的國家自然科學基金項目“無序介質激光機理的相關研究”、“弱光下的非線性效應”及“單光

2、子激光的新機理研究”的工作基礎，對微腔中單量子點的激光輸出特性進行了研究。本論文主要內容包括： 概述了量子點特性，量子點的制備方法和應用以及單量子點激光的特點、研究意義及其研究現(xiàn)狀。 研究了一個三能級量子點耦合到單模光學腔組成的系統(tǒng)的光學特性以及微腔中單量子點的激光輸出特性。建立了一個三能級量子點耦合到單模光學腔組成的系統(tǒng)模型，利用系統(tǒng)主方程對其進行數(shù)值模擬，結果顯示在一定的參數(shù)條件下，該單量子點激光器的泵浦閾值較小，激

3、光能較快地達到穩(wěn)定輸出，當量子點和腔模耦合強度增強時，其泵浦閾值更小，激光達到穩(wěn)定輸出的速度更快；并且發(fā)現(xiàn)量子點凈受激輻射率隨泵浦強度增大而呈現(xiàn)的是較快趨于飽和的曲線，這些飽和曲線隨著耦合強度的增加又較快地趨于一個極值，而激光能級間衰減率的增大使該激光的凈受激輻射率的曲線組表現(xiàn)出相反的規(guī)律。 本文還研究了一個四能級量子點耦合到單模光學腔中的量子系統(tǒng)，數(shù)值模擬計算了系統(tǒng)的主方程組，討論了微腔中單量子點的激光輸出強度隨非相干泵浦的變