1 中国科学院上海微系统与信息研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
3 江苏大学物理与电子工程学院, 江苏镇江 212013
提出一种基于电场驱动的 GaAs基微带超晶格高阶谐波产生的太赫兹倍频器, 利用平衡方程方法分析了倍频器在磁场下峰值功率输出和在参数空间(Edc,Eac)的分布情况。研究表明, 在 (Edc,Eac)的参数平面内, 磁场对二次和三次谐波功率的峰值影响不大, 但磁场会拓宽谐波输出功率的峰值区域, 提高在 (Edc,Eac)参数空间内输出峰值功率的概率。当 Eac确定时, 谐波发射功率峰值的位置会受到直流电场产生的布洛赫振荡频率 fB、交流电场产生的调制布洛赫振荡频率 fMB和磁场引起的回旋振荡频率 fc的影响而发生变化。研究表明, 基于半导体超晶格的太赫兹倍频器是很有应用潜力的太赫兹波发生器件。
超晶格 太赫兹 谐波 倍频器 semiconductor superlattice terahertz harmonics frequency multiplier 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 517
吉首大学物理科学与信息工程学院, 湖南 吉首 416000
基于激子基,采用密度矩阵理论研究了太赫兹场作用下半导体超晶格的子带间动力学 过程及光吸收谱。在太赫兹场的驱动下,激子作布洛赫振荡。子带间极化的缓慢变化依赖于太赫兹频率,随着太赫兹频率的增加,子带间极 化向下振荡,极化强度降低。以In0.52Al0.48As/InAs 和 Ga0.7Al0.3As/GaAs 两种超晶格为例进行研究, 它们的光吸收谱出现了卫星峰结构,这是由于太赫兹场与万尼尔斯塔克阶梯激子作用的非线性效应产生的。 但是就In0.52Al0.48As/InAs与Ga0.7Al0.3As/GaAs 超晶格相比而言,研究发现, n<0 的激子态与n=0的激子态耦合作用较强,使得光吸收谱吻合性较好, n=0时的激子态吸收光谱出现红移, n>0 的激子态光吸收谱中出现的边带效应不是很明显。
光电子学 光吸收谱 密度矩阵理论 半导体超晶格 太赫兹电磁波 optoelectronics optical absorption spectrum density matrix theory semiconductor superlattice THz electromagnetic wave
中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
在一维紧束缚微带和接触库仑相互作用近似下, 利用扩展半导体布洛赫(Bloch)方程研究飞秒激光脉冲激励的太赫兹场驱动的半导体超晶格的光吸收谱及带间极化相干波包的时间演变。在直流偏置条件下, 超晶格的光吸收谱由无外加电场时的连续带状吸收变化成一系列等能量间隔的吸收峰, 能量间隔与外加的直流偏置电场成正比, 这些吸收峰称为万纳-斯塔克梯(Wannier-Stark ladder), 对应布洛赫电子和空穴在实际空间和动量空间中的周期性振荡运动, 即布洛赫振荡; 而在仅有太赫兹电场驱动的情况下, 无外加电场时的光吸收沿发生移动, 同时连续带状光吸收谱分列成一系列的等间隔吸收峰, 称为动态斯塔克梯(Dynamical Stark ladder), 能量间隔等于外加太赫兹交变电场的频率, 与外加太赫兹电场的幅值大小无关; 当直流偏置电场与太赫兹电场同时存在时, 超晶格的光吸收沿不再发生移动, 连续带状光吸收谱变为更复杂的结构, 这种复杂的结构可以通过万纳-斯塔克梯与交流斯塔克梯的组合来识别和解释。在直流电场和太赫兹交变电场同时作用时, 直流场的大小与交流电场的频率之比和交流电场的大小与交流电场的频率之比是起决定性作用的两个量。如果直流场的大小与交流电场的频率之比是整数, 一个布洛赫频率内就有该整数个谐波产生, 如果直流场的大小与交流电场的频率之比是分数, 将引起动态分数斯塔克梯(Dynamical fractional Stark ladder)的形成。而交流电场的大小与交流电场频率之比决定极化波包的空间扩展程度。
光谱学 光吸收谱 半导体布洛赫方程 半导体超晶格 太赫兹场 光极化
