【摘要】：半導(dǎo)體激光器輸出的偏振特性主要由其有源區(qū)的增益介質(zhì)和光學(xué)腔的偏振特性決定,因而側(cè)面發(fā)光的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器(EELs)和表面發(fā)光的垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-cavity Surface-emitting Lasers,VCSELs)的偏振特性有著本質(zhì)的區(qū)別。VCSEL是準(zhǔn)對稱的器件,幾乎對偏振無選擇性,因而只能通過適當(dāng)?shù)膬?yōu)化機(jī)制來選擇其輸出的偏振態(tài)。基于電子自旋和光學(xué)偏振之間的相互聯(lián)系,通過控制電子的自旋可實現(xiàn)對激光器輸出偏振態(tài)的控制。與常規(guī)的VCSEL相比,自旋垂直腔面發(fā)射激光器(自旋VCSELs)具有偏振穩(wěn)定性、偏振易于控制和低閾值等優(yōu)點(diǎn),因而自旋VCSEL的偏振特性成為了人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。考慮到光泵浦方式可使激光器獲得極化的載流子,進(jìn)而實現(xiàn)對激光器偏振特性的控制。因此,研究光泵浦下自旋VCSEL,尤其是長波長自旋VCSEL的偏振轉(zhuǎn)換(Polarization switching,PS)和偏振雙穩(wěn)(Polarization bistability,PB)特性具有重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價值。在本文中,基于自旋反轉(zhuǎn)模型(Spin Flip Model,SFM),數(shù)值研究分析了光泵浦下1300 nm自旋垂直腔面發(fā)射激光器(自旋VCSEL)輸出的圓偏振轉(zhuǎn)換(PS)及雙穩(wěn)(PB)特性。研究結(jié)果表明:對于一定的泵浦偏振橢圓率P_P,泵浦光功率能在一定程度上控制激光器輸出的偏振橢圓率P_(out),其絕對值隨泵浦光功率的增加而逐漸增大;對于一定的歸一化泵浦光功率η,正向掃描(逐漸增加)和反向掃描(逐漸減小)泵浦光偏振橢圓率P_P時,自旋VCSEL輸出的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光之間會發(fā)生PS,并可觀察到PB現(xiàn)象。對于較小的η,雙穩(wěn)環(huán)寬度隨η的增加先增加到一個最大值然后減小到0;對于較大的η,雙穩(wěn)環(huán)寬度隨η的增加總體上呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。激光器的線寬增強(qiáng)因子α和有源區(qū)介質(zhì)的雙折射效應(yīng)γ_p等內(nèi)部參數(shù)對其圓偏振輸出由泵浦光偏振橢圓率P_P變化引起的PS和PB均有較大的影響。此外,雙穩(wěn)環(huán)寬度在某些激光器關(guān)鍵內(nèi)部參數(shù)和η構(gòu)成的參數(shù)空間中的分布圖也被確定。
【圖文】：

圖 1.1 自旋 LEDs 的基本結(jié)構(gòu) (a)法拉第結(jié)構(gòu)，(b)準(zhǔn) Voigt 結(jié)構(gòu)，，(c)斜漢勒效應(yīng)結(jié)構(gòu)[23]第結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了從n型CdCr2Se4材料注入自旋電子到AlGaAs/GaAs 量子阱LED[19]眾所周知，稀磁半導(dǎo)體自旋準(zhǔn)直區(qū)的根本缺陷之一是他們的居里溫度很低，這極大的限制了自旋 LED 的最高工作溫度。同時，與 GaAs 晶格匹配的鐵磁半導(dǎo)體材料很難在室溫條件下工作，這又大大的推動了在 GaAs 上生長鐵磁薄膜并應(yīng)用于LED 的研究。2001 年，Zhu 等首次報道了基于鐵磁金屬自旋準(zhǔn)直的自旋 LED，他們利用 InGaAs 量子阱自旋 LED 在 300 K 溫度下獲得了 2%的自旋注入效率，從而

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 1 章 緒論CoFe/MnO 隧道注入器注入自旋電子到 GaAs/AlGaAs 量子阱自旋 LED，在 290 K溫度下獲得了 32%的自旋注入效率[22]。相比于自旋 LED，自旋激光器具有更快的調(diào)制動力學(xué)、更低的閾值工作電流及更強(qiáng)的偏振控制能力。自旋激光器具有的較強(qiáng)的偏振輸出可控性為其在寬帶光通信、量子編碼、可重構(gòu)的光互聯(lián)等方面的應(yīng)用提供了可能。需要指出的是，自旋垂直腔面發(fā)射激光器(Spin Vertical-cavity Surface-emitting Lasers, 自旋 VCSELs)不僅符合自旋電子學(xué)對法拉第結(jié)構(gòu)的要求，且其側(cè)向各向同性、具有近乎完美的圓對稱結(jié)構(gòu)，從而使得自旋 VCSELs 成為了自旋激光器的首選。2005 年，美國密歇根大學(xué)的 Holub 等首次成功制備了如圖 1.2 所示的電泵浦自旋 VCSEL[15]。盡管自旋 VCSELs 的研發(fā)取得了突破性進(jìn)展，然而，與普通激光器相比，自旋 VCSELs的設(shè)計與制備仍然存在許多問題，自旋 VCSELs 的真正商用化還面臨許多關(guān)鍵技術(shù)問題亟需解決。有關(guān)電泵浦和光泵浦自旋激光器在第二章有詳細(xì)介紹。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫洪祥;自旋系統(tǒng)的隨機(jī)單調(diào)性與正相關(guān)性[J];應(yīng)用概率統(tǒng)計;1994年03期

2 劉林森;局域自旋系統(tǒng)中的集團(tuán)恒等式[J];河北師范大學(xué)學(xué)報;1995年S1期

3 翁小明;李振亞;;無規(guī)場作用下的混合自旋系統(tǒng)[J];蘇州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué));1991年03期

4 戴永隆;劉錫堅;;一維自旋系統(tǒng)(有限系統(tǒng))[J];應(yīng)用概率統(tǒng)計;1985年01期

5 李文鑄;應(yīng)和平;董紹靜;;二維隨機(jī)格點(diǎn)SU(2)×SU(2)自旋系統(tǒng)的Monte-Carlo模擬[J];高能物理與核物理;1987年02期

6 陶潤康;理想自旋系統(tǒng)的熱容量[J];大學(xué)物理;1987年11期

7 姚勝根,黃永仁;一種用于描述多脈沖作用下AX自旋系統(tǒng)演化行為的相干圖方法[J];波譜學(xué)雜志;1988年01期

8 楊清建,樓元旦;自旋系統(tǒng)無規(guī)格點(diǎn)模型的Monte CarLo研究[J];計算物理;1988年02期

9 韋聯(lián)福;程衍富;;含時1/2自旋系統(tǒng)的精確解和幾何相因子[J];四川師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1993年03期

10 齊海燕;李春杰;;含時外磁場下自旋系統(tǒng)的本征態(tài)[J];長春師范學(xué)院學(xué)報;2007年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 繆希茄;韓秀文;胡皆漢;;強(qiáng)偶合自旋系統(tǒng)的積算符理論[A];第七屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1992年

2 高漢賓;;含等價核的自旋系統(tǒng)躍遷數(shù)目的計算[A];第八屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1994年

3 郝翔;沙金巧;潘濤;;在非對稱性作用下相隔自旋系統(tǒng)中量子糾纏的重整化[A];第十四屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會報告摘要集[C];2010年

4 孫凱樂;於亞飛;張智明;;自旋系統(tǒng)中非馬爾科夫的研究[A];第十六屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會報告摘要集[C];2014年

5 楊培強(qiáng);黃永仁;周元聰;;酸性磷脂酶A2自旋系統(tǒng)的初步歸屬(摘要)[A];第七屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1992年

6 丁尚武;郭建新;葉朝輝;;具有快速重新取向的自旋系統(tǒng)的CPMAS Hartmann-Hahn匹配條件[A];第七屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1992年

7 單傳家;陳濤;劉繼兵;程維文;劉堂昆;黃燕霞;李宏;;兩量子自旋系統(tǒng)的量子糾纏控制[A];第十四屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會報告摘要集[C];2010年

8 趙麗梅;張國鋒;;基于與Dzyaloshinskii-Moriya的各向異性反對稱相互作用兩個二自旋系統(tǒng)糾纏量子奧拓?zé)釞C(jī)[A];第十七屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)會議報告摘要集[C];2016年

9 高漢賓;;核磁共振相互作用表象研究[A];第十三屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2004年

10 繆希茄;胡皆漢;韓秀文;;從單個混合時間tm的2DNOESY峰強(qiáng)度求取核間距參數(shù)的理論設(shè)想[A];第六屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1990年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳浩琪;二維材料磁性相關(guān)問題的第一性原理研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

2 秦敬波;量子自旋系統(tǒng)基態(tài)的數(shù)值計算方法研究[D];武漢大學(xué);2016年

3 秦勇;規(guī)則分形結(jié)構(gòu)上自旋模型系統(tǒng)臨界行為的研究[D];北京師范大學(xué);1991年

4 張濤;動態(tài)核磁共振中若干問題的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所）;2000年

5 李春先;自旋鏈系統(tǒng)的量子子信息理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

6 黃遠(yuǎn);阻挫自旋系統(tǒng)的第一性原理計算[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

7 蘇曉強(qiáng);一維自旋系統(tǒng)中的量子糾纏[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

8 郝翔;固態(tài)自旋系統(tǒng)中的量子糾纏和量子計算[D];蘇州大學(xué);2008年

9 姜春蕾;腔QED與海森堡自旋系統(tǒng)中的量子糾纏與信息處理[D];湖南師范大學(xué);2009年

10 徐玉良;自旋系統(tǒng)量子關(guān)聯(lián)與量子相變[D];曲阜師范大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐攀;基于光泵浦自旋垂直腔面發(fā)射激光器輸出的偏振轉(zhuǎn)換及雙穩(wěn)特性研究[D];西南大學(xué);2018年

2 侯鐵軍;非厄密單軸扭曲模型的量子Fisher信息和自旋壓縮以及相位退相干的影響[D];北京交通大學(xué);2017年

3 閆娟娟;自旋F=1旋量凝聚體的自旋壓縮[D];太原理工大學(xué);2017年

4 江慧;量子自旋系統(tǒng)的熱力學(xué)和糾纏性質(zhì)研究[D];曲阜師范大學(xué);2008年

5 馮志強(qiáng);一維強(qiáng)相互作用冷原子氣體中有效自旋鏈模型研究[D];山西大學(xué);2017年

6 翟孝月;一維自旋系統(tǒng)的熱糾纏[D];南京師范大學(xué);2007年

7 郭平;準(zhǔn)—維量子自旋系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究[D];西北大學(xué);2002年

8 魏東;低維自旋系統(tǒng)的磁熱性質(zhì)和量子糾纏[D];曲阜師范大學(xué);2016年

9 鄒琴;兩比特海森堡自旋系統(tǒng)中量子密集編碼的實現(xiàn)及量子關(guān)聯(lián)的研究[D];華東師范大學(xué);2015年

10 周起;耦合的三自旋系統(tǒng)的量子動力學(xué)[D];湖南師范大學(xué);2013年

本文編號：2623487