1 国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
本文对基于带间级联结构和谐振腔结构的中红外发光二极管进行了仿真和设计。在传统带间级联发光二极管的基础上，从器件外部引入分布布拉格反射镜（DBR）谐振腔结构，形成谐振腔带间级联发光二极管。对谐振腔参数进行仿真优化，包括DBR周期数、谐振腔的腔长、有源区在谐振腔中的位置等。结果表明，使用单周期ZnS/Ge DBR作为谐振腔上反射镜的器件输出功率最大，有源区置于谐振腔内部电场强度波峰处时，器件的输出功率最大，三级谐振腔带间级联LED器件的输出功率与55级无谐振腔器件输出功率相当，其光束发散角的半峰全宽可以从92度减小到52度。结合已生长的5级带间级联LED器件的测试结果，增加谐振腔结构后的仿真结果表明，峰值波长的辐射强度增强11.7倍，积分辐射强度增强5.43倍，光谱的半峰宽变窄6.45倍。
发光二极管 谐振腔 带间级联 辐射增强 light emitting diode resonant cavity interband cascade radiation enhancement
太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，太原030024
半导体硅纳米粒子具有许多新奇的电磁特性，成为了近年光电子学的研究热点。为了提高量子点（QD）光致发光器件的发光强度，文章提出了一种由两个尺寸不同的硅纳米正方体组成的二聚体结构。通过时域有限差分(FDTD)法,分别从荧光激发率增强和量子产率增强两个方面研究了硅纳米二聚体对QD发光的增强作用。研究结果表明，不同尺寸的硅纳米正方体复合二聚体可以对硒化镉（CdSe）QD的发光产生增强作用；并且当两个硅纳米正方体的边长和间隔逐渐变小时，QD的荧光激发率增强倍数和量子产率提高倍数都呈现出逐渐增大的趋势。特别地，当两个硅纳米正方体的边长都是100 nm、间隔为20 nm时，硅纳米二聚体结构可达最优，且CdSe QD的荧光强度可得到约24倍的增强。
光电子学 发光器件 光辐射提高 纳米材料 optoelectronics light emitting device light radiation enhancement nano-material
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
主要研究了不同结构参数对金属纳米表面等离子激元辐射增强的影响,以提高入射电磁波与金属表面自由电子的耦合效率。对Au、Ag纳米颗粒进行了数值模拟,比较了不同形状金属纳米颗粒的局域场增强。与其他结构相比,球形金属纳米颗粒具有更显著的局域场增强效应。通过改变球形金属纳米颗粒的各个参数进行Purcell分析,结果表明:沿极化方向的长轴尺寸、垂直于极化方向的短轴尺寸、环境材料的折射率以及光源距纳米颗粒的距离都会极大地改变金属纳米表面等离子激元共振辐射增强的效果,且会对共振波长的位置产生极大影响。最后对具有椭球壳结构的金属纳米颗粒进行了模拟,发现随着椭球壳内填充介质的折射率和椭球壳厚度改变,辐射强度都表现出不同程度的增强。
物理光学 辐射增强 Purcell效应 表面等离子激元 金属纳米颗粒 局域场 核壳结构 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042601
1 湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 湖北 武汉 430205
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
为了研究在半导体上施加外磁场对太赫兹辐射的影响, 基于drude-Lorentz模型对三种不同的半导体材料GaAs、InAs、InSb在不同的外磁场方向下太赫兹辐射功率的变化进行了研究。研究结果发现, 外磁场对具有较小有效质量和较高电子迁移率的半导体材料的太赫兹辐射增强效应最明显。此外, 太赫兹辐射最强时GaAs和InAs的最佳外磁场方向是沿y轴负方向, InSb的最佳外磁场方向是在与x轴及相反方向成40°夹角的x-z平面内。
太赫兹辐射 drude-Lorentz模型 外磁场 辐射增强 terahertz radiation drude-Lorentz model external magnetic field radiation enhancement
采用Nd∶YAG 脉冲激光器输出单脉冲序列激光重复作用于土壤样品表面同一位置使其形成熔穴，由光栅光谱仪和ICCD 采集每个激光序列脉冲的等离子体发射光谱，研究了激光诱导熔穴对土壤样品等离子体辐射特性的影响。实验结果显示，在熔穴的约束作用下，Cr和Pb 元素的谱线强度和信背比都随激光序列脉冲个数的增加呈先增大后减小的变化趋势；熔穴约束的最佳尺寸为直径1.0 mm、深度2.5 mm。随着激光脉冲个数的增加，FeⅠ422.64 nm自吸程度逐渐降低直至消失。研究结果表明，在熔穴孔径的约束作用下，谱线强度和信背比大幅提高，等离子体电子温度升高，有效地降低了谱线的自吸程度。
光谱学 激光诱导熔穴 辐射增强 信背比 电子温度 自吸收 中国激光
2015, 42(11): 1115005
