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：
08217201
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 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。特に、局在モード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ところである。本研究は、このような局在モードからの輻射過程を理論的に解析するため、(1)局在モードの固有周波数および固有関数の正確な導出と、(2)フォトニック格子中での発光過程を記述する理論的枠組みの構築を目的とする。(2)研究成果:そこで、本研究では、(1)格子欠陥を有するフォトニック格子中に置かれた振動双極子からの輻射過程を、ギャップ内局在モードを考慮してグリーン関数法により定式化した。次に、数値解析の一例として、2次元正方格子について、格子欠陥の近くに置かれた仮想的な振動双極子からの輻射電磁場を有限要素法で調べることにより、ギャツプ内局在モードの固有周波数と固有関数を求めた。さらに、(2)密度行列で記述される外来的分極を湧き口とする輻射場を、グリーン関数法で解くことにより、フォトニック格子中のコヒーレント光学過程を取り扱う理論的枠組みを構築した。

（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。特别是，预计使用局部模式发射二极管的单模式光将具有低噪声，高效率和高连贯性，并且有望实现。为了从这种局部模式对辐射过程进行理论分析，本研究的目的是（1）准确地得出局部模式的特征频率和本征函数，以及（2）构建一个描述光子晶格中发光过程的理论框架。（2）研究结果：因此，在这项研究中，（1）使用Green的功能方法制定了放置在具有晶格缺陷的光子晶格中的振动偶极子的辐射过程，并考虑了差距内定位模式。接下来，作为数值分析的一个示例，对于二维方形晶格，通过使用有限元元素方法检查位于晶格缺陷附近的虚拟振动偶极子的辐射电磁场，从而获得了间隙内定位模式的特征频率和特征性。此外，通过用密度矩阵描述为端口的外源极化的辐射场，使用绿色的功能方法，构建了用于处理光子晶格中相干光学过程的理论框架。