過剩光載流子光柵的微觀機制及衍射效率的理論研究.pdf

1、為了研制新型、高速、大帶寬的光學信息處理器件，本文結(jié)合三種“載流子致折射率改變”的效應及嚴格耦合波理論，對過剩光載流子光柵的光學性能進行了理論研究，主要內(nèi)容包括分析其微觀機制；建立模型、計算與分析其衍射效率。
　　本文的具體內(nèi)容如下：
　　(1)推導了描述上半平面解析的復變函數(shù)的實部與虛部關系的數(shù)學性質(zhì)Kramer-Kronig關系(簡稱K-K關系)，并由此得到了折射率與吸收系數(shù)之間的K-K關系。
　　(2)分析了三種

2、過剩光載流子引起吸收系數(shù)、折射率改變的效應，數(shù)值計算了過剩光載流子的不同注入濃度水平對InP與GaAs材料的吸收系數(shù)、折射率改變的影響。計算結(jié)果表明：對于能帶填充效應和帶隙填充效應，一定注入濃度水平下，禁帶帶邊附近的折射率改變比較大，在遠離帶邊的地方折射率改變會逐漸變小，直至為零。當過剩光載流子注入濃度水平足夠大時，InP和GaAs材料的折射率改變總量會達到10-1量級。
　　(3)推導得到了過剩光載流子光柵的產(chǎn)生率、復合率的表達

3、式，求解了a-Si:H半導體薄膜的穩(wěn)態(tài)過剩光載流子光柵的連續(xù)性方程，其結(jié)果決定了正弦調(diào)制的空間過剩光載流子濃度分布，分析了不同泵浦光入射角對調(diào)制過剩光載流子濃度的影響。結(jié)果表明：一定泵浦功率密度下，泵浦光的夾角變大時，正弦調(diào)制的空間過剩光載流子濃度顯著減小。同時，兩種正弦調(diào)制的空間過剩光載流子的濃度比值會隨著泵浦光的夾角變大而趨近于它們擴散常數(shù)比值的反比。
　　(4)針對不同的薄膜厚度與擴散長度的關系，建立了穩(wěn)態(tài)過剩光載流子光柵的