超短脈沖CO₂激光不僅是研究固體表面等離子體和光化學(xué)等的有力工具,而且在粒子加速等領(lǐng)域也具有明顯的優(yōu)勢。半導(dǎo)體光開關(guān)法具有輸出穩(wěn)定性高,便于裝調(diào),可實(shí)現(xiàn)皮秒甚至飛秒量級(jí)的脈寬可控輸出等獨(dú)特優(yōu)勢,是獲得脈寬可調(diào)超短脈沖CO₂種子激光的較優(yōu)選擇,但國內(nèi)還未見利用半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)在10.6μm波段實(shí)現(xiàn)皮秒量級(jí)種子光輸出的報(bào)道。目前,半導(dǎo)體光開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超短脈寬CO₂種子激光輸出方面的理論并不完善,尤其是兩級(jí)半導(dǎo)體光開關(guān)還未見完整的理論及仿真分析報(bào)道。本文主要對基于半導(dǎo)體光開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超短脈寬CO₂激光輸出的物理機(jī)制進(jìn)行理論研究及數(shù)值模擬分析。首先,對激光照射下半導(dǎo)體表層及內(nèi)部非平衡載流子的產(chǎn)生、擴(kuò)散及復(fù)合機(jī)制進(jìn)行全面分析,發(fā)現(xiàn)直接吸收、自由載流子吸收、俄歇復(fù)合、等離激元輔助復(fù)合、雙極擴(kuò)散及高能載流子弛豫等物理過程是決定光開關(guān)表面等離子體密度變化的重要因素,在理論建模中不可忽視。然后通過深入研究并引入上述物理過程,完善了半導(dǎo)體光開關(guān)理論模型,且給出了單級(jí)及兩級(jí)光開關(guān)理論模型詳細(xì)的數(shù)學(xué)表達(dá)及數(shù)值解析結(jié)果。其次,...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 激光輻照半導(dǎo)體理論分析
    2.1 半導(dǎo)體鍺能帶結(jié)構(gòu)
    2.2 半導(dǎo)體光吸收機(jī)制
        2.2.1 本征吸收
        2.2.2 激子吸收
        2.2.3 自由載流子吸收
        2.2.4 雜質(zhì)吸收
        2.2.5 晶格振動(dòng)吸收
    2.3 非平衡載流子的復(fù)合
        2.3.1 輻射復(fù)合
        2.3.2 非輻射復(fù)合
    2.4 等離子體的擴(kuò)散
    2.5 高能載流子的弛豫過程
    2.6 本章小結(jié)
第3章 用于超短脈沖CO2激光的半導(dǎo)體光開關(guān)理論建模
    3.1 半導(dǎo)體光開關(guān)結(jié)構(gòu)及原理
    3.2 Alcock半導(dǎo)體光開關(guān)理論模型
    3.3 改進(jìn)理論模型中光開關(guān)工作階段等離子體密度演化
        3.3.1 光開關(guān)表面溫度變化
        3.3.2 直接吸收系數(shù)
        3.3.3 自由載流子吸收系數(shù)
        3.3.4 等離激元輔助復(fù)合
    3.4 改進(jìn)理論模型中光開關(guān)恢復(fù)階段等離子體密度演化
    3.5 半導(dǎo)體光開關(guān)反射特性的突變
    3.6 兩級(jí)半導(dǎo)體光開關(guān)理論模型
    3.7 本章小結(jié)
第4章 超短脈寬CO2激光數(shù)值模擬
    4.1 Alcock理論模型數(shù)值模擬及評(píng)價(jià)
    4.2 等離子體密度演化數(shù)值模擬
        4.2.1 光開關(guān)工作階段
        4.2.2 光開關(guān)恢復(fù)階段
    4.3 單級(jí)反射開關(guān)輸出CO₂ 光脈沖數(shù)值模擬
    4.4 單級(jí)透射開關(guān)輸出CO₂ 光脈沖數(shù)值模擬
    4.5 兩級(jí)光開關(guān)輸出CO₂ 光脈沖數(shù)值模擬
    4.6 改進(jìn)模型評(píng)價(jià)
    4.7 本章小結(jié)
第5章 超短脈寬CO₂激光輸出的影響因素分析
    5.1 單級(jí)反射光開關(guān)輸出超短CO₂ 光脈沖影響因素
        5.1.1 控制光脈沖能量密度的影響
        5.1.2 控制光脈沖寬度的影響
        5.1.3 控制光脈沖波長的影響
    5.2 兩級(jí)半導(dǎo)體光開關(guān)輸出超短CO₂ 光脈沖影響因素
        5.2.1 延遲時(shí)間的影響
        5.2.2 控制光脈沖能量密度的影響
        5.2.3 控制光脈沖寬度的影響
        5.2.4 控制光脈沖波長的影響
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄 文中常用參量對照表
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3861052