新しい半導体発光デバイスの理論研究

新型半导体发光器件的理论研究

基本信息

批准号：
07227201
负责人：
迫田和彰
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)研究の背景と目的:誘電率が周期的に変化する物質(フォトニック格子)中では、電磁モードの存在しない周波数領域(フォトニックバンドギャップ)の出現やこれに伴う自然放出の抑制、さらにはギャップ内局在モードの生成等、これまでに無い光学特性が予測され、その一部は実証されつつある。工学的応用としては、局在準位を利用した単一モード発光ダイオードが低雑音、高効率、高コヒーレンスといった特徴を持つことが予測され、その実現が期待されている。フォトニック格子の光学特性については、筆者の行った透過スペクトルの理論計算、および、群論による固有モードの対称性の分類から、バンドギャップと非結合モードに由来する不透明領域の存在が示され、実験的にも確認された。これらの光学特性を基礎として、フォトニック格子中の誘導放出等の量子光学特性の解明が期待される。その第1段階として、平成7年度の研究では、フォトニック格子中に誘起された振動分極からの輻射場の定量的計算法を開発した。(2)研究成果:まず、2次元フォトニック格子について、振動分極を非斉次項とするマックスウェルの波動方程式の一般解をグリーン関数法を用いて導出した。非斉次項として2次の非線型感受率により誘起された分極を採ることにより、フォトニック格子中における和周波発生過程を定式化し、一般化された位相整合条件と選択則を導いた。また、バンド端の異常に遅い群速度に起因する非線型光学過程の増強効果を明らかにした。さらに、平面波展開法による固有モードの分散関係と固有関数の計算に基づいて、モデル格子からの和周波光強度を数値的に求めた。次に、グリーン関数法を3次元格子に拡張することにより、各種非線型光学過程のみならず、孤立振動双極子からの輻射や、自由誘導減衰等のコヒーレント光学過程が定式化できた。これにより、所期の目的であるフォトニック格子中の誘導放出等の理論的解析も可能となり、平成8年度にはそれを実行する予定である。以上の成果は2報の論文にまとめて投稿中である。

（1）研究的背景和目标：在具有周期性变化（光子晶格）周期性变化的材料中，预测了前所未有的光学特性，例如，不存在电磁模式的频域（光子带盖）的出现，其中不存在电磁模式，从而抑制了伴随的自发发射的局部发射，以及在gaps gaps in Gaps in gaps and and and and the Ins the Ins the and the Is the Is the Inspection和某些人。作为一种工程应用，可以预测，利用本地化水平的单个模式发光二极管将具有低噪声，高效率和高相干性的特征，并且有望实现。关于光子晶格的光学特性，使用组理论对传输光谱的理论计算和对对称性对称的分类显示出了源自带隙和非偶联模式的不透明区域的存在，并且也在实验中得到了证实。基于这些光学特性，预计将阐明量子光学特性，例如光子晶格中的刺激发射。作为第一步，在1995年的研究中，我们开发了一种定量方法，用于计算光子晶格中振动极化的辐射场。（2）研究结果：首先，对于使用绿色的函数方法得出的二维光子晶格是麦克斯韦波方程的一般解决方案，其具有振动偏振为非递减项。通过将二阶非线性敏感性诱导的极化为非对称项，制定了光子晶格中的总和频率产生过程，并得出了广义相匹配条件和选择规则。此外，揭示了由于带边缘的异常缓慢的组速度引起的非线性光学过程的增强效应。此外，基于平面波膨胀方法的分散关系的计算和本本函数的计算，模型光栅的总频率光强度是数值确定的。接下来，通过将绿色的功能方法扩展到三维晶格，不仅是各种非线性光学过程，而且还配合了连贯的光学过程，例如孤立的振荡偶极子和游离诱导阻尼的辐射。这将使对光子晶格的刺激排放的理论分析，这是预期的目的，我们计划在1996年实施这一点。上述结果目前正在两篇论文中提交。