Электродинамика слоистых полупроводниковых структур для квантовых каскадных лазеров

• Автор: Богданов, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение

1 Глава. Литературный обзор

1.1 Квантовые каскадные лазеры

2 Глава. Модовая структура резонаторов квантовых каскадных лазеров

2.1 Дисперсионные уравнения, описывающие распространение электромагнитных волн в плоском трехслойном волноводе

2.2 Изотропный волновод без свободных носителей заряда в волноводном слое

2.3 Изотропный волновод со свободными носителями заряда в волноводном слое

2.3.1 Волновод типа металл-полупроводник-металл

2.3.2 Объемные плазмон-поляритонные моды

2.3.3 Волновод типа полупроводник-металл-полупроводник
2.4 Природа отрицательной дисперсии в волноводе со свободными носителями заряда в волноводном слое и обкладках
2.5 Влияние контраста высокочастотных диэлектрических проницаемостей обкладок и волноводного слоя на модовую структуру волновода
2.6 Влияние анизотропии диэлектрической функции волноводного слоя со свободными носителями заряда на модовую структуру волновода
2.7 Влияние инжекторных и активных секций на модовую структуру резонатора квантового каскадного лазера
2.7.1 Диэлектрическая функция волноводного слоя, состоя-
I ; щего из чередующихся активных и инжекторных секций

2.7.2 Модовая структура резонатора квантового каскадно-
го лазера с волноводом, состоящим из чередующихся активных и инжекторных секций
Глава. Потери на свободных носителях в резонаторе квантового каскадного лазера
3.1 Влияние потерь на свободных носителях на модовую структуру квантового каскадного лазера
3.1.1 Толстый изотропный волновод
3.1.2 Тонкий изотропный волновод
3.1.3 Анизотропный волновод
3.2 Спектр потерь на свободных носителях к квантовом каскадном лазере
3.2.1 Изотропный волновод
3.2.2 Сравнение потерь на свободных носителях в резонаторах с металлическими и полупроводниковыми стенками
3.2.3 Сравнение потерь на свободных носителях в резонато-
. , рах квантовых каскадных лазерах на квантовых ямах
и квантовых точках
3.2.4 Анизотропный волновод
3.3 Асимптотики потерь на свободных носителях в квантовом каскадном лазере
3.3.1 Основная ленгмюровская мода
3.3.2 Ленгмюровские моды высших порядков
3.3.3 Объемные моды
3.3.4 Поверхностные плазмон-поляритонные моды
3.4 Поляризационное соотношение для собственных мод квантового каскадного лазера
3.5 Фактор оптического ограничения для собственных мод квантового каскадного лазера
Глава. Плазменные колебания в сверхрешетках и слоистых металл-диэлектрических структурах
4.1 Слоистая периодическая металл-диэлектрическая структура
4.1.1 Модель
4.1.2 Уравнения
4.1.3 Изотропный проводящий слой
4.1.4 Анизотропный проводящий слой
4.1.5 Выводы
4.2 Плазменная частота носителей заряда в сверхрешетке
4.2.1 Модель
4.2.2 Зависимость частоты плазменных колебаний электронов в сверхрешетке от их температуры и концентрации
4.2.3 Оптическое управление частотой продольных и попе-
речных плазменных колебаний в полупроводниковой сверхрешетке
Заключение

Список литературы
П Приложение:
Аналитическое решение дисперсионных уравнений

Для волн ТЕ поляризации:
Ьап(пКтЕ)
К1,ТЕ Кз'ТЕ _К1,ТЕ «3,ТЕ3 КтЕ
11 1
—-— + -— +
= 0. (2.20)
В этих уравнениях были введены следующие безразмерные величины:
Далее анализ будем проводить в этих безразмерных величинах. В уравнениях (2.19, 2.20) будем использовать не только безразмерные волновые векторы, но и безразмерные частоты. Их мы введем позже (см. формулу (2.27), стр.37). Введение безразмерных параметров естественно и упрощает анализ, так как дисперсионные уравнения (2.19, 2.20) перестают явно зависеть от толщины волновода а. В такой ситуации уместно говорить о скейленге. В рассматриваемой задаче скейлинг означает, что в безразмерных реличинах модовая структура тонкого волновода с сильно легированными или металлическими обкладками будет такой же, как для толстого волновода с слабо легированными обкладками.
_ а к = к

(2.21)