中红外晶体管注入型量子级联激光器及其特性研究

发布时间：2021-05-09 22:42

　　中红外波段具有重要的研究和应用价值,不仅覆盖了常用的3⁵μm和8¹4μm两个大气窗口,并且包含了大量分子的吸收峰,是痕量气体检测、中远程大气通信、环境监测、军事信息对抗等众多应用的工作波段。由于自然界缺少激射波长处于中红外波段的材料,因此中红外激光器的研究具有极大挑战。量子级联激光器（QCL）能够直接工作在中红外频段,具有体积小、结构简单、寿命长、可与集成电路集成等优点,具有重要的研究和应用价值。可调谐的QCL够降低系统复杂度和应用成本,实现波段更宽的探测范围,提高探测系统性能,虽然研究人员通过多种方式努力实现QCL的可调谐性,但是往往具有制造难度高、使用成本高、可靠性低等缺点,难以大规模应用。本论文研究的晶体管注入型量子级联激光器（TI-QCL）在传统QCL的基础上,融合了双极结型晶体管的结构特点,将传统的双端型QCL改进为三端型器件,该结构拥有两个独立的调控电压,可实现输出功率与激射波长的单独调节,具有更好的可调谐性。本论文以TI-QCL的器件特性作为重点,研究了大量用于该器件的建模与仿真的算法,包括自洽薛定谔-泊松方程算法、复势能边界薛... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 量子级联激光器的研究现状
        1.2.1 可调谐量子级联激光器的研究现状
        1.2.2 超连续谱量子级联激光器的研究现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 晶体管注入型量子级联激光器的模型与算法基础
    2.1 量子级联激光器的理论模型
    2.2 晶体管注入型量子级联激光器的理论模型
    2.3 器件的算法基础
        2.3.1 速率方程
        2.3.2 自洽薛定谔-泊松方程算法
        2.3.3 复势能边界薛定谔方程数值求解算法
        2.3.4 费米黄金法则
        2.3.5 非均衡态格林方程算法
    2.4 本章小结
第三章 晶体管注入型量子级联激光器的可调谐性研究
    3.1 引言
    3.2 基于双极结型晶体管的可调谐输出模型
    3.3 器件的可调谐性分析
        3.3.1 波函数与能级分布
        3.3.2 增益谱分析
    3.4 本章小结
第四章 基于晶体管注入型量子级联激光器的超连续谱结构研究
    4.1 引言
    4.2 超晶格堆栈结构的宽光谱模型
    4.3 器件的宽光谱特性研究
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究内容总结
        5.1.1 主要工作概述
        5.1.2 主要创新点
    5.2 未来展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Free-space20communication20based20on20quantum20cascade20laser[J]. 刘传威,翟慎强,张锦川,周予虹,贾志伟,刘峰奇,王占国.  Journal of Semiconductors. 2015(09)
[2]单极型量子级联激光器的发明及其进展(邀请论文)[J]. 李爱珍.  中国激光. 2010(09)

博士论文
[1]近/中红外低维量子激光器及其特性研究[D]. 林志远.电子科技大学 2018



本文编号：3178157