砷化镓光导开关的畴电子崩理论分析

在分析半绝缘(SI)砷化镓光导开关(PCSS)中丝状电流(流注)形成和传播的实验结果 的基础上, 提出了高增益砷化镓光导开关中的畴电子崩(EAD)理论. 该理论完善了EAD 概 念, 揭示了高增益GaAs PCSS 中局域内的强电场作用和高载流子密度效应使非平衡载流子 密度稳定增长, 从而导致流注形成. 应用EAD理论合理地解释了GaAs PCSS 中电流丝的形 成和传播, 解释了在器件两端的偏置电场低于载流子本征碰撞电离的电场阈值条件下器件 中存在载流子雪崩生长等实验现象, 结果表明在这类具有转移电子效应的半导体器件中, EAD 理论是分析流注形成的基本理论.     

高功率、长寿命GaAs光电导开关

通过改进GaAs光导开关衬底材料研制工艺、机械结构设计、欧姆电极研制工艺、绝缘封装工艺和脉冲电源馈电方式,研制了3mm异面电极的GaAs光导开关.在56.12μJ光能激励、1kHz重频、15kV偏压、50?负载实验条件下,测得光导开关使用寿命超过3.6×106次,输出电脉冲峰值功率2MW、脉冲宽度2ns、触发抖动方均根值为65ps;最高工作电场达到100kV/cm,对应峰值功率达到10MW;实验还给出了光导开关电压转换效率、触发抖动随偏压升高的测试结果;考虑GaAs对1064nm光吸收系数随电场的变化,定量分析了光导开关电压转换效率随偏压变化的实验现象.     

高价离子的产生——光发射电子碰撞电离

使用延时脉冲电场技术 ,在TOF_MS上研究激光_金属_电场相互作用时产生惰性气体高价离子 .设计了一个能量及延时时间可调的光电子发生器 ,把光电离过程和光电子碰撞电离过程彻底分离开 .根据实验结果 ,提出高价离子是由光发射电子逐次碰撞电离产生的 .利用这种离化区 ,可以同时研究多光子电离过程及光发射电子碰撞电离过程 .     

GaAs/Al_(0.3)Ga_(0.7)As短周期超晶格中负微分电导效应的观察

1970年,Esaki和Lsu提出了半导体超晶格的概念,旨在获得一个全新物理范畴的电子性质.由于超晶格中电子态之间的耦合,导致微带形成,载流子在这些微带中的输运将展现出新的物理现象,例如,Esaki和Lsu所预言的负微分电导效应.然而,后来在超晶格中载流子纵向输运实验上所观察到的低温条件下的负微分电导效应是由于高场畴或者级连共振隧穿引起的.最近,Sibille等人在GaAs/AlAs短周期超晶格中在室温条件下观察到Esaki-Lsu所预言的负微分电导效应.在本文中,我们给出了GaAs/Al_0.3Ga_0.7As短周期超晶格在300K和77K温度下的微带输运实验结果,两个温度下的实验数据均表现出清楚的负微分电导效应,而且77K温度下的微带电导明显地大于300K下的微带电导,这与理论的预言是相符的.     

旁栅偏压对GaAs MESFET沟道电流中低频振荡的调制

在研究旁栅偏压条件下MESFET输出特性时经常发现沟道电流的低频振荡现象. 通过测试不同旁栅电压条件下的GaAs MESFET输出特性, 研究了沟道电流的低频振荡现象与旁栅偏压的关系, 发现旁栅偏压对沟道电流的低频振荡现象具有调制作用, 无论旁栅偏压朝正向还是负向变化都存在一个阈值可以消除此低频振荡. 理论分析认为这种调制作用与沟道-衬底(C-S)结的特性和高场下衬底深能级EL2的碰撞电离有关. 这一结论对于设计低噪声GaAs IC具有十分重要的指导意义.     

基于化合物半导体材料高速光开关的研究

高速光开关及光开关阵列是全光交换的核心器件. 首先给出全内反射型光波导光开关器件的理论分析模型, 并基于GaAs材料中的载流子注入效应, 采用GaAs-AlGaAs双异质结结构, 研制了工作波长在1.55 µm的X结全内反射型和马赫曾德干涉型两种结构的光开关. 测试结果表明, 开关的消光比均超过20 dB, 开关速度达到10 ns量级.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

一种新的锁模技术

本文首次报道一种新的锁模技术——正反馈锁模,一种响应时间快而无雪崩过程,深能级掺杂的GaAs(掺Cr)光电导开关用来驱动普克尔盒实现锁模,这种光电导开关的暗电阻比本征单晶硅高近6个数量级,可达10~9Q,因此能承受几千伏直流高压长期工作,我们利用     

LB膜在非线性光学中的应用

近年来,有机材料的非线性光学特性①已引起了人们极大的兴趣。这些材料的高非线性光学系数(比无机化合物高一至数个量级)、宽的透明范围(从可见到近红外).极快的响应时间(10~(-14)～10~(-15)秒)等特点使它们有可能在光信号处理和高速成像等多方面得到应用。对于光开关、调制和频率变换等应用来说,需要具有大的二阶非线性系数的材料。遗憾的是尽管已经知道有许多带强电子受体和给体并通过非定域π     

等电子系元素电离势变化规律及WBEPM理论中参数的确定

元素(原子、分子)电离势在原子和分子光谱学、天体物理学、气体放电学、质谱和化学等方面都得到重要应用.但电离势的实验数据还有许多空白,因此,用理论或外推方法计算电离势以及研究其变化规律也就十分必要.文献[2—4]研究了基态等电子系元素电离势的变化规律性,指出电离势I租核电荷数Z呈良好的抛物线关系,电离势的一次差分与Z呈良好的线性关系,二次差分近似为常数,并以此为背景建立了关于原子的最弱受约束电子势模型(WBEPM     

掺杂铌酸锂晶体高增益角度范围的加宽

近年来,光折变效应的研究正在向深度及广度方向发展.其中光学信号放大作为一项专门的应用受到了普遍关注.人们利用调节样品最佳掺杂种类及浓度或采用一些特殊技术来提高光折变晶体的增益.但是,迄今为止,高增益的角度响应范围一般是较窄的,即指数增益系数Γ随光束夹角2θ的依赖关系曲线有明显峰值.本文首次报道了有效拓宽掺杂铌酸锂(LINbO_3,简写作LN)晶体高增益角度响应范围的实验结果.给出了大角光致散射效应加强能量耦合的机理分析.文中还首次报道了透射信号的放大倍数γ超过入射光束光强比β的结果,以及较高起始衍射效率较大增量的自增强的结果,且比较了不同泵浦光光束尺度对放大倍数的影响,从而进一步支持了我们的机理分析.     

由激射光所引起的强场作用与非线性效应

高简并度相干光的出现,对微观物理的研究提供了新的工具。辐射与电子间(特别是束缚电子)的相互作用不再是弱场性的,而是强场性的。这样在弱场作用下不易出现的某些非线性效应,在强场作用下就出现了。在强的高简并度相干光出现以前,对非线性效应已经有过一些理论上的探讨,但实验上很难观察到。微波区域的强场作用,1955年 Autler 和 Townes探讨过。后来Williams将这些讨论推广到光频区域。光频区域内非线性效应的观察最早开始于 Franken等的实验。后来发展很快,在短时间内涌现出大量的实验与理论结果,其     

类锂N4+离子与Na原子碰撞过程中电子俘获激发态实验研究

<正>随着原子电离技术的迅速发展,人们能获得原子的电离度也越来越高,直到获得类氢∪⁹¹⁺离子和全剥离的裸铀离子极高电荷态离子的获得,给我们提出了许多有关的电离原子的课题,例如:高Z类氢离子的跃迁能量的精确测量;高Z元素紧束缚态1s电子碰撞电离截面的测量;低速高电荷离子与表面相互作用中粒子反转机制的研究;高电荷态离子量子电动力学(QED)效应,兰姆位移和超精细结构的分裂,等等.     

聚苯胺溶液的非线性光学效应的研究

由于导电聚合物具有快速响应(10~(-13)s)和非常大的三阶非线性光学系数(10~(-9)-10~(-12)esu)以及它在快速的光开关、非线性记忆元件和光学晶体管等方面的应用前景。因而,最近几年对导电聚合物的三阶非线性光学效应的研究非常活跃。聚苯胺(PANI)由于它独特的掺杂机制,优异的物理化学特性、良好的稳定性以及诱人的应用前景使它成为当今导电聚合物的研究热点。关于PANI及其衍生物的非线性光学效应已有一些报道,我们也研究了聚苯胺膜的三阶非线性光学效应。但是,对其非线性光学     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

电子动量关联谱奇异finger结构的微观物理机制

电子间的关联体现在从同一个原子电离出来的两个光电子倾向于以相同速度沿场的同一方向发射,从而在动量关联谱中聚集出两个鸡蛋形的亮斑.随着实验精度的提高,发现动量关联谱实际上表现为finger结构,其物理机制不清楚.北京大学应用物理与技术研究中心刘杰与合作者发展了一套半经典模型,巧妙地将量子隧穿和经典再散     

光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳定

在时间域上,对于光学非线性系统中一定条件下所出现的不稳定与混沌现象人们已作了大量的工作.近几年,随着不断对光学系统横向效应的注意,这一方面的工作也有单纯研究系统的时间行为向时空方向深入.这些非线性系统不仅包括熟知的激光放大系统,还包括近年来人们越来越感兴趣的光折变振荡器 在实验中,这种振荡器同样表现出丰富的时空行为,例如光场横向空间上相位奇点的出现、横模巡游及时空混沌现象等等.而且与激光振荡器相比时空现象更容易观察,从而为研究非线性系统的时空动力学行为提供了较好的物理模型.两束光通过光折变介质时,干涉强度花样所感应出的折射率光栅,在一定条件下将引起两束光之间能量的转移,从而使得一束光在通过介质后得到放大.由此可构成以光折变材料为增益介质的振荡器,1986年这种振荡器首先在BasiO_3晶体上得到了实现.在理论方面,虽然已给出了光折变振荡器的一些输出特性,其中包括多模的竟争现象,但却未能完全反映     

Ce:LiNbO_3晶体双光束耦合的温度特性

温度对光折变效应的影响是光折变非线性光学中一个值得研究的问题,Cheng等研究了半导体光折变材料的这一问题,并指出氧化物光折变材料由于禁带宽度太宽而很难从实验上观测到温度的影响,我们在稳态下对掺铈铌酸锂晶体进行了实验研究,非常明显地观测到了温度对双光束耦合过程的影响,用Kukhtarve的带导模型和稳态耦合波方程,可以从理论上半定量地解释实验现象。     

超高频38.5GHz半导体碰撞锁模皮秒光脉冲的产生

半导体超短光脉冲在长波长时分复用光纤通讯,超快数据处理,电光采样系统具有广泛应.常用的半导体短光脉冲产生方式有:增益开关技术、Q开关技术、锁模技术等.无论从理论上还是实践上,重复频率最高,宽度最窄的脉冲都是由锁模技术得到的.通过使用集成技术可以克服扩展腔结构中常见的机械稳定性不好,光路不易调整.而且存在复腔效应等缺点.在碰撞锁模激光器中,由于碰撞锁模效应和可饱和吸收体的吸收作用,脉冲前沿被吸收,后沿被光腔中的瞬间光栅散射,脉冲宽度得到大幅度削减.我们利用集成技术制备了1.5μm波长InGaAsP 碰撞脉冲锁模量子阱(CPM-QW)激光器(LD),测量得到脉宽5.1ps.     

半导体光放大器超快相位特性的理论分析

针对目前对于半导体光放大器中的超快相位特性缺乏深入的理论分析、相关的物理机制还不清楚的现状,采用数值方式对半导体光放大器中的超快相位特性进行了详细的理论分析与解释.通过分析载流子加热、光谱烧孔等带内超快物理效应与载流子消耗等带间效应对相位贡献的物理机制的不同,并考虑到脉冲能量在相位响应中的作用,研究了半导体光放大器的相位响应特性.在分析相位响应特性的基础上,进一步解释了相位响应与增益响应存在时间延迟的原因,分析结果与已报道的实验测量结果相吻合.理论分析结果能够为超快光信号处理,如光波长、全光逻辑、光波长转换、光分插复用等提供理论指导.