非谐振势阱中的二阶非线性光学效应的研究

【摘要】：在这篇文章中,我们在占居数表象(Population Representation)中,采用微扰理论的方法求出了电子在非谐振势阱中的束缚态能级和波函数,并对存在束缚态的条件作了具体的分析。另外,利用量子力学中的密度矩阵方法,严格推导出了量子阱系统中的光整流系数(optical Rectification Coefficient) 和二次谐波产生系数(Second-harmonic Generation Coefficient)的解析表达式。以半导体 AlxGa1-xAs／GaAs材料为例,详细地研究了非谐振势阱中子带间的光整流系数和二次谐波产生系数, 并对二阶非线性效应的起源作了进一步的探讨。计算结果表明,二阶非线性效应起源于电子的非对称的非简谐振荡,而对称的非简谐振荡不会引起二阶非线性效应,并且非简谐度和非对称性越大,二阶非线性效应也就越大。另外,通过调节系统结构参数,我们能获的非常大的光整流系数和二次谐波产生系数, 分别为10-4m／V和10-5m／V量级,是体材料的6～7倍。这系统的非常大的非线性效应主要来源于两方面的贡献:(1)非常大的偶极跃迁矩阵元,(2)能满足共振条件。这非常大的非线性使得这模型势材料在光电子领域有着更广泛的应用,我们的理论研究也为实验研究以及材料的生长提供理论基础。