半拋物量子阱中的非線性光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、非線性光學(xué)也稱為強光光學(xué)。它所研究的課題對象，主要是涉及到強激光輻射與物質(zhì)相互作用過程中出現(xiàn)的各種新現(xiàn)象和新效應(yīng)，包括對這些新現(xiàn)象、新效應(yīng)產(chǎn)生的原因和過程規(guī)律性的深入了解，以及探索它們在當前或今后科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的各種可能應(yīng)用等。 經(jīng)過長期的理論和實驗研究，在對各種非線性光學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)基本上搞清楚了以后，人們就逐步轉(zhuǎn)向?qū)ふ液秃铣删哂刑囟üδ艿姆蔷€性光學(xué)材料的研究。而理想的非線性光學(xué)材料要求具有較大的非線性光學(xué)極化率、較小的閾值功率

2、以及非常快的響應(yīng)速度。大量研究均表明可以人工合成的低維半導(dǎo)體材料是非常理想的非線性光學(xué)材料之一。而隨著體系尺寸和維度的減小，其非線性光學(xué)特性將更加明顯，應(yīng)用范圍更加廣泛，同時由于晶體生長技術(shù)的日益完善，人們可以根據(jù)需要制出不同尺度的低維量子束縛體系，以滿足實驗和應(yīng)用設(shè)備上的需要。因此低維半導(dǎo)體材料(量子阱、量子線、量子點)中的非線性光學(xué)效應(yīng)的研究成為非線性光學(xué)領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容。 論文的的第一章對非線性光學(xué)的研究背景、基本概念

3、及研究方法作了簡單的介紹，并對近年來人們在低維半導(dǎo)體系統(tǒng)中非線性光學(xué)的研究所取得的成果進行了綜述。 論文的第二章極化子對半拋物量子阱的光整流效應(yīng)進行研究。首先在有效質(zhì)量近似下，通過解系統(tǒng)中相應(yīng)的薛定諤方程得到半拋物量子阱系統(tǒng)中電子的波函數(shù)及其能級表達式，并運用微擾論的方法對極化子效應(yīng)的影響進行計算，不僅考慮了極化子效應(yīng)對波函數(shù)的修正，而且還考慮了極化子效應(yīng)對能級的二級修正。另外，通過密度矩陣的方法和迭代方法推導(dǎo)出量子阱系統(tǒng)中的光

4、整流效應(yīng)表達式，然后以GaAs/AlGaAs材料為例，引人相關(guān)的材料參數(shù)進行數(shù)值計算。結(jié)果表明，極化子對非線性光整流效應(yīng)的影響是忽略極化子效應(yīng)的6-13倍；系統(tǒng)的光整流系數(shù)隨著馳豫時間、半拋物量子阱固有頻率和鋁常數(shù)X的增加而增加。 論文的第三章研究了極化子效應(yīng)對半拋物量子阱中三次諧波產(chǎn)生的影響。同樣使用密度矩陣理論及迭代方法推導(dǎo)出了三次諧波產(chǎn)生系數(shù)表達式，并運用相同的方法去考慮極化子的影響。計算結(jié)果表明極化子效應(yīng)對波函數(shù)、能級進

5、行修正后，三次諧波系數(shù)明顯增大。所以可得到如下的結(jié)論：在研究低維量子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)時，電子與聲子相互作用的影響是不可忽略的。 論文的第四章是建立在第二、三章工作的基礎(chǔ)上研究了激子效應(yīng)對一維量子點中光吸收系數(shù)的影響。分強受限極限和弱受限極限兩種情況進行討論。在強受限極限情況下，分別考慮了激子效應(yīng)的影響和僅考慮電子態(tài)的情況。比較這兩種情況得出的結(jié)果是激子效應(yīng)對一維量子點中光吸收系數(shù)有很大影響，增加了2倍左右。當考慮了激子效應(yīng)的影