探究激光器基于AlGaN/GaN半导体材料量子级联激光器论述

论文导读：
摘要：目前量子级联激光器的激射波长范围已经由中红外扩展到了太赫兹领域，且量子级联激光器是理想的太赫兹振荡源，其在很多领域有着重要的运用前景，所以对量子级联激光器的探讨具有重要的社会和经济价值。本学位论文主要探讨了AlGaN/GaN量子级联激光器的有源区设计，通过求解导带子能级的一维薛定谔方程，得到导带电子子能级和波函数的分布，探讨了Al组分、外加电场、阱垒层厚度、生产误差对激光器性能的影响，论文的探讨成果对提升激光器的性能具有一定的论述参考价值。1.通过Matlab软件利用传递矩阵法求解导带电子子能级所满足的一维有效质量薛定谔方程，得到导带电子子能级和波函数的分布。同时浅析了AlGaN与GaN材料所特有的极化效应，该效应导致阱层与垒层的极化场（内建场）方向相反。2.三能级与四能级系统的AlGaN/GaN量子级联激光器都是利用纵向光学（LO）声子散射实现粒子数反转，通过隧穿实现“级联”的，这就需要电子在跃迁历程中满足近共振条件，进而实现粒子数反转产生受激辐射。3.浅析了在阱垒结构与Al组分确定时，外加电场对激光器性能的影响，发现在满足近共振条件的情况下，外加电场取恰当值时可以得到最大的偶极跃迁元，即得到最佳的外加电场；同样在阱垒结构与外加电场确定时，Al组分对激光器性能的影响，即确定最佳的Al组分,以满足近共振条件实现粒子数反转。Al组分过小不能满足近共振条件，Al组分过大又会影响材料的生长误差，降低跃迁几率；转变有源区的阱垒结构时，就需要适当调整Al组分、外加电场，才能实现激光器在太赫兹频段的量子剪裁，实现受激辐射的条件也随之转变，最终激射出的太赫兹波的频率也不同。关键词：量子级联激光器论文有源区论文极化论文粒子数反转论文太赫兹论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要7-8
ABSTRACT8-9
第1章 绪论9-14

1.1 量子级联激光器9-11

1.1 量子级联激光器9

1.2 量子级联激光器的进展9-10

1.3 量子级联激光器的运用10-11

1.2 AlGaN/GaN 材料量子级联激光器11

1.2.1 AlGaN/GaN 材料的性质11

1.2.2 AlGaN/GaN 材料量子级联激光器11

1.3 太赫兹波11-12

1.4 课题探讨内容12-14

第2章 AlGaN/GaN 量子阱能量本征态及波函数的预测14-18

2.1 量子阱中导带电子子能级的一维薛定谔方程14-15

2.

1.1 有效质量一维薛定谔方程14

2.

1.2 AlGaN/GaN 材料的极化效应14-15

2.2 运用 Matlab 模拟浅析15-17

2.3 小结17-18

第3章 AlGaN/GaN 量子级联激光器有源区的设计18-47

3.1 AlGaN/GaN 量子级联激光器有源区的实现18-19

3.

1.1 粒子数反转18

3.

1.2 近共振条件18-19

3.

1.2.1 AlGaN/GaN 量子级联激光器三能级系统满足的近共振条件19

3.

1.2.2 AlGaN/GaN 量子级联激光器四能级系统满足的近共振条件19

3.2 影响 AlGaN/GaN 量子级联激光器性能的因素19-20
3.

2.1 垒层 Al 组分19-20

3.

2.2 外加电场20

3.

2.3 垒层及阱层厚度20

3.

2.4 生产误差20

3.3 三能级 AlGaN/GaN 量子级联激光器有源区的设计20-35

3.1 垒层 Al 组分对激光器性能影响的浅析20-23

3.2 外加电场对激光器性能的影响23-24

3.3 整个结构对激光器性能的影响24-30

3.4 生产误差对激光器性能的影响30-33

3.5 设计三能级 AlGaN/GaN 量子级联激光器的有源区33-35

3.4 四能级 AlGaN/GaN 量子级联激光器有源区的设计35-45

3.4.1 垒层 Al 组分对激光器性能影响的浅析35-38

3.4.2 外加电场对激光器性能的影响38-39

3.4.3 整个结构对激光器性能的影响39-43

3.4.4 生产误差对激光器性能的影响43-45

3.4.5 设计四能级 AlGaN/GaN 量子级联激光器的有源区45

3.5 小结4论文导读：5-47结论与展望47-49参考文献49-52攻读硕士学位期间发表论文与申请发明专利52-53致谢53上一页12
5-47
结论与展望47-49
参考文献49-52
攻读硕士学位期间发表论文与申请发明专利52-53
致谢53