過(guò)剩光載流子光柵的微觀機(jī)制及衍射效率的理論研究.pdf

1、為了研制新型、高速、大帶寬的光學(xué)信息處理器件，本文結(jié)合三種“載流子致折射率改變”的效應(yīng)及嚴(yán)格耦合波理論，對(duì)過(guò)剩光載流子光柵的光學(xué)性能進(jìn)行了理論研究，主要內(nèi)容包括分析其微觀機(jī)制；建立模型、計(jì)算與分析其衍射效率。
　　本文的具體內(nèi)容如下：
　　(1)推導(dǎo)了描述上半平面解析的復(fù)變函數(shù)的實(shí)部與虛部關(guān)系的數(shù)學(xué)性質(zhì)Kramer-Kronig關(guān)系(簡(jiǎn)稱K-K關(guān)系)，并由此得到了折射率與吸收系數(shù)之間的K-K關(guān)系。
　　(2)分析了三種

2、過(guò)剩光載流子引起吸收系數(shù)、折射率改變的效應(yīng)，數(shù)值計(jì)算了過(guò)剩光載流子的不同注入濃度水平對(duì)InP與GaAs材料的吸收系數(shù)、折射率改變的影響。計(jì)算結(jié)果表明：對(duì)于能帶填充效應(yīng)和帶隙填充效應(yīng)，一定注入濃度水平下，禁帶帶邊附近的折射率改變比較大，在遠(yuǎn)離帶邊的地方折射率改變會(huì)逐漸變小，直至為零。當(dāng)過(guò)剩光載流子注入濃度水平足夠大時(shí)，InP和GaAs材料的折射率改變總量會(huì)達(dá)到10-1量級(jí)。
　　(3)推導(dǎo)得到了過(guò)剩光載流子光柵的產(chǎn)生率、復(fù)合率的表達(dá)

3、式，求解了a-Si:H半導(dǎo)體薄膜的穩(wěn)態(tài)過(guò)剩光載流子光柵的連續(xù)性方程，其結(jié)果決定了正弦調(diào)制的空間過(guò)剩光載流子濃度分布，分析了不同泵浦光入射角對(duì)調(diào)制過(guò)剩光載流子濃度的影響。結(jié)果表明：一定泵浦功率密度下，泵浦光的夾角變大時(shí)，正弦調(diào)制的空間過(guò)剩光載流子濃度顯著減小。同時(shí)，兩種正弦調(diào)制的空間過(guò)剩光載流子的濃度比值會(huì)隨著泵浦光的夾角變大而趨近于它們擴(kuò)散常數(shù)比值的反比。
　　(4)針對(duì)不同的薄膜厚度與擴(kuò)散長(zhǎng)度的關(guān)系，建立了穩(wěn)態(tài)過(guò)剩光載流子光柵的