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1、光电子相关论文光电子相关论文磁场对二维量子环中电子基态能级的影响着材料生长技术和纳米加工技术的不断发展,人们已经可以制作高质量的超晶格、量子线以及量子点结构.而自从 Garca 于 1997 年成功生长出第 1 个 InAs/GaAs 环状量子点样品1,量子环作为一种新的纳米结构,引起了人们的强烈兴趣.如今,通过选择不同材料,改变生长条件,可获得各种形状的量子环结构1-3.与量子点相同,量子环也提供了对载流子的三维空间限制,所以在光电器件方面有广泛应用4-5.量子环的电子结构是光电特性的基础,对进一步应用量子环的半导体器件研究提供了坚实的基础.实验上测定量子环的光致发光谱6,理论上通过解析的7
2、或者数值的8-9方法,计算量子环的电子结构有着重要意义.如果在垂直量子环平面的方向加入均匀磁场,该磁场会改变量子环中电子所处的势场,从而影响电子的能级.本文采用有限元方法10-13,选取 InAs/GaAs 二维量子环模型,分别在无磁场和垂直环面的方向引入均匀磁场 2 种情况下,计算了电子的基态能级随量子环内半径、外半径、平均半径和宽度的变化规律,结果发现,磁场可显著提高电子的基态能量.另外,处于磁场中的量子环,当八角光子晶体光纤传输特性与非线性特性研究光子晶体光纤又称微结构光纤或多孔光纤,作为一种新型光纤,其色散特性1,偏振特性24,双折射特性5,在光电子器件领域已经获得广泛的研究与应用.光
3、子晶体光纤是在石英光纤中沿轴向均匀排列着空气孔,从光纤端面看,存在一个周期性的二维结构,如果其中一个或多个孔缺失,则形成缺陷,光能够在该缺陷内传播.根据导光原理不同,光子晶体光纤可分为两类:一类是全内反射型光子晶体光纤;另一类是光子带隙型光子晶体光纤6.对于全内反射型光子晶体光纤,它的传输特性完全取决于其截面空气孔的分布6,7.由于光子晶体光纤空气孔的排列和大小有很大的控制余地,可以根据需要设计光子晶体光纤的各种特性,目前对光子晶体光纤微结构设计已经成为科研工作的热点研究领域8.近年来,有限元法已被成功应用于光子晶体和光子晶体光纤的特性研究中,其特点是计算精确,对于各种复杂的因素(如复杂的几何
4、形状,任意的边界条件,不均匀的材料特性等),有限元法都能灵活地加以考虑,且不会发生处理、求解上的困难.该方法采用矩阵形式作为计算工具,便于计算机编程,可充分利用计算机的大容量记忆与高速度运算,因电磁波在周期介质中的传播及二维光子晶体的光子带结构电子学在现代科技发展中起着重要的作用,它是建立在如何利用和控制硅等半导体材料中电子运动的基础上的。半导体晶体中由于周期势场作用,电子会形成能带结构,带和带之间有能隙,其中的电子能量不会取禁带里的值,即频率处在禁带范围内所有模式的光及电磁波都不能在其中传播。在光子学中也存在着类似的具有光子禁带的材料,频率落在禁带中的电磁波是被严格禁止传播的。这是由不同介电
5、常数的介质材料在空间按一定的周期排列而构成的,叫做光子晶体或电磁波材料,这一概念是 1987 年分别由1和2等人提出来的。由于它具有划时代的独特性能,短短十几年来,它的重要性越来越被人们所认识。目前为实现各种电磁波段(微波、远红外、红外、可见光和紫外)所进行的各种光子禁带结构的设计和数字模拟技术研究,光子晶体制备工艺技术研究正成为材料科学研究的热点3,4。在不久的将来,会像半导体材料的发展推动了电子学和电子产业的发展一样,光子晶体材料也将推动光子学和光子产业的发展。光子晶体的应用是基于光子禁带的存在与大小,因此,在理论上研究光子禁带的性质,设计出具有尽.二维光子晶体结构和缺陷对光子禁带的影响光
6、子晶体(photonic crysta!s).2因具有控制光子流动的能力而备受关注。简而言之，光子晶体即为按一定空间周期性排列的电介质阵列。在光子晶体中，某些频率的电磁波是被完全禁止传播的，通常将这些被禁止的频率区间称为“光子禁带”(photonic band gaP)。由于光子晶体能俘获或者引导光子走向，为人类控制光子，早日实现光子时代提供了广阔的前景。因此，对光子晶体的研究与制作己成为光子学领域的一个非常活跃的研究方向。现在，人们将大量的精力投入到了对光子晶体结构设计和实现光波频段光子晶体的纳米工艺上，因此对光子晶体器件进行数值分析和结构仿真就变得日益重要起来。利用有效折射率法对光子晶体光
7、纤非线性系数的研究光子晶体光纤又称微结构光纤或多孔光纤，由二氧化硅和空气孔构成，其横截面为沿轴向周期性排列的空气孔，中心位置因遭到破坏而形成缺陷，该缺陷构成纤芯，光可以沿缺陷在纤芯中传播.根据导光原理不同，光子晶体光纤可分为 2 类:一类是全内反射型光子晶体光纤;另一类是光子带隙型光子晶体光纤.理论计算与实验研究发现，通过对光子晶体光纤结构的设计，可以获得许多与传统光纤不同的特性:无限单模;低损耗;高模式双折射;高非线性等.这些特性在光通信领域具有十分广泛的应用前景2l.本文介绍了全内反射型光子晶体光纤的有效折射率模型，并应用有效折射率法较深入地讨论了非线性系数与空气孔半径、空气孔间距、入射光波长等参数的关系，对其产生的原因做出了合理分析. 1 非线性系数与有效折射率的计算光纤非线性系数定义为:y=非线性折射率，与光纤材料有关;刀2 田 0 eseff，其中 n:为。 。为入射光场中心频率;。为真空中光速;Seff 为有效纤芯面积.
