Acoustic band engineering in terahertz quantum-cascade lasers and arbitrary superlattices
Acoustic band engineering in terahertz quantum-cascade lasers and arbitrary superlattices
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太赫兹量子级联激光器和任意超晶格中的声带工程
DOI：
10.1103/physrevb.107.235411
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Demic A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Demic A
我们提出了分析超晶格结构中声声子模式和太赫兹频率量子级联激光器（THz QCL）的理论方法。我们的声波方程的广义数值解与太赫兹 QCL 中声共振的实验泵浦探针测量结果具有良好的一致性。我们预测，太赫兹 QCL 中的详细层结构会导致声学模式间距的失谐，这在分析模型中是看不到的。这种效应在层间声学失配较大且突然的设备中最为强烈。我们使用密度矩阵方法中的声变形势来分析一系列最常见的太赫兹 QCL 有源区设计方案中引起的电子传输。我们得出的结论是，声学模式能够显着扰动 QCL 传输，突显了它们在激光发射超快调制方面的潜力。
We present theoretical methods for the analysis of acoustic phonon modes in superlattice structures, and terahertz-frequency quantum-cascade lasers (THz QCLs). Our generalized numerical solution of the acoustic-wave equation provides good agreement with experimental pump-probe measurements of the acoustic resonances in a THz QCL. We predict that the detailed layer structure in THz QCLs imprints up todetuning of the acoustic mode spacing, which cannot be seen in analytical models. This effect is strongest in devices with large and abrupt acoustic mismatch between layers. We use an acoustic deformation potential within a density-matrix approach to analyze electron transport induced in a range of the most common THz QCL active-region design schemes. We conclude that acoustic modes up toare capable of significantly perturbing QCL transport, highlighting their potential for ultrafast modulation of laser emission.
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