單量子點(diǎn)微腔激光器的研究.pdf

1、量子點(diǎn)激光器是多學(xué)科前沿交叉的研究熱點(diǎn)，尤其是隨著近年來納米技術(shù)的進(jìn)展，量子點(diǎn)激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究更吸引了眾多研究人員的關(guān)注。量子點(diǎn)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(dú)特的物理性質(zhì)，如表面效應(yīng)、量子隧穿、非線性光學(xué)效應(yīng)等，極大地改善了材料的性能。本論文基于本人參加導(dǎo)師的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“無序介質(zhì)激光機(jī)理的相關(guān)研究”、“弱光下的非線性效應(yīng)”及“單光

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

3、光能較快地達(dá)到穩(wěn)定輸出，當(dāng)量子點(diǎn)和腔模耦合強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，其泵浦閾值更小，激光達(dá)到穩(wěn)定輸出的速度更快；并且發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)凈受激輻射率隨泵浦強(qiáng)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(qiáng)度的增加又較快地趨于一個(gè)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(gè)四能級量子點(diǎn)耦合到單模光學(xué)腔中的量子系統(tǒng)，數(shù)值模擬計(jì)算了系統(tǒng)的主方程組，討論了微腔中單量子點(diǎn)的激光輸出強(qiáng)度隨非相干泵浦的變