2022-2023学年高二物理竞赛课件：激子-载流子非弹性散射

激子-载流子非弹性散射 ●双激子衰减 激子-载流子非弹性散射. 增益 增益 随密度非线性增长. ●伴随LO的激子复合. 随着产生率线性增长, 直到激光辐 射开始。 ④阈值 ●随温度变化（ 一定） ▲对于激子-激子散射，以及伴随LO的激子复合过程，泵浦阈值随着温度升高而升高. ▲对于激子-电子散射,泵浦阈值随着温度升高而降低. ▲在80k附近, 阈值较低，这是由于不同过程在此温度处简并(合作效应). ●ZnO中伴随LO的激子复合过程,输入与输出强度关系. 受激辐射过程Ⅱ ●双光子拉曼过程 ●相干反斯托克斯拉曼散射CARS ▲若入射样品的第3个光子的能量 和动量与上述某个衰减过程一致,该光子将会激发虚激发的双激子衰减,辐射另一个光子 同时发射另一个光子 若第3个光子的能量 低于两个泵浦光 子的能量 则 该光子可视 为受激辐射结果. ▲该过程也伴随声子过程. ●电子-空穴等离子体 ▲粒子数反转： ▲增益 长波段，产生于非弹性散射过程, 或伴随声子辐射的复合过程,或等离子激元-声子混合态准粒子复合过程. ▲间隙半导体中载流子的寿命较长,有利于粒子数反转，但是跃迁几率低使得增益太低(否则激发体积太大难以实现). 直隙半导体中载流子的寿命虽短,但跃迁几率高, 若正向偏置pn结在泵浦功率密度达到 激活长度为 益可以达到 增 ▲低维系统中EHP的增益 结构:电子-空穴对密度不变,每维限制长度为10nm. 随着维度d减小,增益值增大, 增益谱宽度减小.因此，维度d减小意味着所激发体积和阈值电流减小.实际情况中存在混晶和阱宽无序, 增益谱宽度增加，增益值减小. B. 同质材料→单异质结→双异质结,阈值电流密度降低. ⑦激光二极管 ●优势： 输出功率高，激光模稳定，低阈值电流. ●结构 $$