Линейный и квадратичный оптический отклик периодических квантовых ям

• Автор: Авраменко, Владимир Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглашение

Глава I
Обзор методов расчета оптического отклика периодических квантовых ям
1. Отклик квантовой ямы на заданное поле накачки
1.1. Эффекты размерного квантования
1.2. Тензоры нелокальной проводимости
2. Распространение оптического излучения в слоистых средах
2.1. Метод матриц распространения
2.2. Интегральное уравнение для локального поля
3. Феноменологическое описание нелокального оптического отклика
3.1. Параметризация линейного отклика
3.2. Параметризация квадратичного отклика
Глава II
Квантовомеханический расчет линейной и квадратичной нелокальной проводимости квантовой ямы
1. Постановка задачи и описание используемых приблргжеиий
1.1. Решаемые задачи
1.2. Используемые приближения
2. Эффекты размерного квантования в сверхтонких полупроводниковых квантовых ямах
2.1. Приграничное возмущение потенциала
2.2. Непрямозонный закон дисперсии
2.3. Сравнение микроскопических моделей
3. Тензор линейной нелокальной проводимости
3.1. Общие свойства тензоров проводимости
3.2. Внутризонные электронные переходы
3.3. Межзоиные электронные переходы
4. Тензор квадратичной нелокальной проводимости
4.1. Внутризонные электронные переходы
4.2. Межзонные электронные переходы
Глава III
Матричный метод описания распространения оптического излучения в периодических квантовых ямах с квадратичной нелинейностью
1. Постановка задачи и описание используемых приближений
1.1. Решаемые задачи
1.2. Используемые приближения
2. Распространение поля на частоте излучения накачки
2.1. Квантовая яма в эффективном поле окружения
2.2. Обобщенная матрица распространения
2.3. Сравнение с другими методами
3. Распространение поля на частоте второй гармоники
3.1. Обобщенный вектор нелинейных источников
3.2. Квадратичный отклик периодических квантовых ям
4. Генерация оптической второй гармоники периодическими квантовыми ямами - ЗЮ2
4.1. Характеристика образцов и методов их исследования
4.2. Результаты аппроксимации и их обсуждение
Глава IV
Феноменологическое описание оптического отклика периодических квантовых ям
1. Постановка задачи и описание используемых приближений
1.1. Решаемые задачи
1.2. Используемые приближения
2. Параметризация обобщенной матрицы распространения
2.1. Разложение обобщенной матрицы распространения
2.2. й-поляризованное излучение накачки
2.3. ^поляризованное излучение накачки
3. Феноменологическое описание линейного оптического отклика периодических квантовых ям
3.1. Параметризация линейного отклика
3.2. Определение параметров по спектрам коэффициента линейного отражения
3.3. Численные оценки параметров

4. Параметризация обобщенного вектора нелинейных источников
4.1. Разложение обобщенного вектора нелинейных источников
4.2. Геометрия отклика s (m)—p(out)
4.3. Геометрия отклика mixed(in) — s(out)
4.4. Геометрия отклика p(in) — p(out)
5. Феноменологическое описание квадратичного нелинейно-оптического отклика периодических квантовых ям
5.1. Параметризация квадратичного отклика
5.2. Определение параметров по спектрам коэффициента нелинейного отражения
5.3. Численные оценки параметров
Заключение
Приложение
Расчет матрицы распространения эффективного поля окружения,
и функции Грина трехслойной среды, G^z,z')
Приложение
Расчет матрицы Q$?z, z') в случае факторизуемого тензора линейной проводимости
Приложение
Явные выражения для параметров, определяющих линейный и квадратичный оптический отклик квантовой ямы
Список сокращений
Список литературы
Глава III. Матричный метод описания распространения

тегральному уравнению (1.33), что, строго говоря, справедливо лишь для КЯ, однородной в плоскости, параллельной ее границам. Пренебрежение кристаллической структурой КЯ является распространенным приближением при анализе оптического отклика как одиночных КЯ, так и ПКЯ-структур. Тем не менее, результаты Главы III справедливы и для кристаллических (и аморфных) структур, если под тензорами линейной и квадратичной восприимчивости понимать тензоры, связывающие длинноволновые компоненты плотности тока Зыг) и локального поля Е^(г) внутри КЯ [38]:
Остальные предположения носят локальный характер и будут обсуждаться в соответствующих разделах.
Структура Главы III организована следующим образом. В §2 рассматривается линейный отклик КЯ, вводится обобщенная матрица распространения оптического излучения и производится обобщение СММР на случай ПКЯ-структур. В §3 предлагается матричное описание распространения оптического излучения в ПКЯ-структурах на частоте второй гармоники. В §4 в рамках ОММР исследуется генерация оптической второй гармоники ПКЯ-структурами - ЭЮг2. Распространение поля на частоте излучения накачки
2.1. Квантовая яма в эффективном поле окружения
Причиной существенного увеличения вычислительных затрат при расчетах оптического отклика ПКЯ-структур с помощью системы уравнений (1.33) является то, что для расчета поля внутри п-ой КЯ необходимо вычислять интегральную свертку функции Грина с токами в остальных КЯ структуры. Таким образом, согласование полей в различных КЯ реализуется с помощью интегральных соотношений.
В диссертационной работе предложен альтернативный способ согласования полей в различных КЯ, по своей сути близкий способу согласования полей в методе матриц распространения. Рассмотрим п-го КЯ структуры ПКЯ (см. рис. 3.1). Вклад в локальное поле внутри п-й КЯ токов внутри всех КЯ, кроме п-ой, можно учесть, заменив окружение п-ой КЯ на два эффективных токовых экрана, расположенных вблизи границ п-ой КЯ. Таким образом, задача расчета локального поля в п-й КЯ в окружении других КЯ структуры эквивалентна
з£!(г) = 11 В2и(г, г', г") : (3.2)