半拋物量子阱中的非線性光學性質研究.pdf

1、非線性光學也稱為強光光學。它所研究的課題對象，主要是涉及到強激光輻射與物質相互作用過程中出現(xiàn)的各種新現(xiàn)象和新效應，包括對這些新現(xiàn)象、新效應產生的原因和過程規(guī)律性的深入了解，以及探索它們在當前或今后科學技術發(fā)展中的各種可能應用等。 經過長期的理論和實驗研究，在對各種非線性光學現(xiàn)象的本質基本上搞清楚了以后，人們就逐步轉向尋找和合成具有特定功能的非線性光學材料的研究。而理想的非線性光學材料要求具有較大的非線性光學極化率、較小的閾值功率

2、以及非常快的響應速度。大量研究均表明可以人工合成的低維半導體材料是非常理想的非線性光學材料之一。而隨著體系尺寸和維度的減小，其非線性光學特性將更加明顯，應用范圍更加廣泛，同時由于晶體生長技術的日益完善，人們可以根據需要制出不同尺度的低維量子束縛體系，以滿足實驗和應用設備上的需要。因此低維半導體材料(量子阱、量子線、量子點)中的非線性光學效應的研究成為非線性光學領域中的一項重要內容。 論文的的第一章對非線性光學的研究背景、基本概念

3、及研究方法作了簡單的介紹，并對近年來人們在低維半導體系統(tǒng)中非線性光學的研究所取得的成果進行了綜述。 論文的第二章極化子對半拋物量子阱的光整流效應進行研究。首先在有效質量近似下，通過解系統(tǒng)中相應的薛定諤方程得到半拋物量子阱系統(tǒng)中電子的波函數及其能級表達式，并運用微擾論的方法對極化子效應的影響進行計算，不僅考慮了極化子效應對波函數的修正，而且還考慮了極化子效應對能級的二級修正。另外，通過密度矩陣的方法和迭代方法推導出量子阱系統(tǒng)中的光

4、整流效應表達式，然后以GaAs/AlGaAs材料為例，引人相關的材料參數進行數值計算。結果表明，極化子對非線性光整流效應的影響是忽略極化子效應的6-13倍；系統(tǒng)的光整流系數隨著馳豫時間、半拋物量子阱固有頻率和鋁常數X的增加而增加。 論文的第三章研究了極化子效應對半拋物量子阱中三次諧波產生的影響。同樣使用密度矩陣理論及迭代方法推導出了三次諧波產生系數表達式，并運用相同的方法去考慮極化子的影響。計算結果表明極化子效應對波函數、能級進

5、行修正后，三次諧波系數明顯增大。所以可得到如下的結論：在研究低維量子系統(tǒng)結構的光學性質時，電子與聲子相互作用的影響是不可忽略的。 論文的第四章是建立在第二、三章工作的基礎上研究了激子效應對一維量子點中光吸收系數的影響。分強受限極限和弱受限極限兩種情況進行討論。在強受限極限情況下，分別考慮了激子效應的影響和僅考慮電子態(tài)的情況。比較這兩種情況得出的結果是激子效應對一維量子點中光吸收系數有很大影響，增加了2倍左右。當考慮了激子效應的影