一、量子限制斯塔克效应及其在光开关中的应用（论文文献综述）
陈莹[1]（2020）在《基于光子晶体自准直效应偏振无关光子器件的研究》文中研究说明随着计算机技术和光通信技术的高速发展,网络数据流量呈现爆炸式的增长。然而,当前可用的带宽已经远远不能满足用户需求,因此迫切需要发展能实现大容量、高速率和长距离传输的全光通信网络。全光通信网络的发展离不开光信号处理器件,光开关和全光逻辑门作为光信号处理器件的重要组成部分,成为当前研究的重点。光子晶体是一种人工周期介质结构,因其具有独特的光子禁带、光子局域和自准直效应等特性,受到了国内外研究者的广泛关注。本文利用光子晶体的自准直效应,提出了一种偏振无关1×2选路开关和一种偏振无关逻辑与门,并进行了详细地研究,具体工作如下:（1）基于光子晶体的自准直效应和线性干涉效应,提出了一种光子晶体1×2偏振无关选路开关。通过调整信号光和控制光之间的相位差,使两束光之间发生干涉相长或干涉相消,从而实现偏振无关选路开关的功能。利用平面波展开法和时域有限差分法对其进行了仿真研究,研究结果表明:设计的光开关在0.16～0.181a/λ频率范围内,可实现1×2偏振无关选路开关的功能,TE和TM模式的选路开关消光比分别高于7.2d B和9.4d B,响应时间均低于1ps。（2）基于光子晶体的自准直效应、线性干涉效应和非线性效应,提出了一种偏振无关逻辑与门。在自准直光子晶体结构中引入一排由缺陷空气孔构成的线缺陷和一排由填充非线性聚合物材料的点缺陷构成的线缺陷。通过调整两束信号光之间的相位差,使两束光之间在第一排线缺陷处发生干涉相长,然后经过第二排线缺陷,非线性聚合物材料发生克尔效应,折射率随光功率的大小发生变化,光的透射率也随之发生变化,从而实现与门的逻辑功能。研究结果表明:设计的与门在0.16～0.180a/λ频率范围内,可实现偏振无关逻辑与门的功能,TE和TM模式的与门消光比分别高于6.48d B和6.86d B,响应时间均低于1ps。
姜明慧[2]（2020）在《基于有机聚合物的光开关器件及其集成技术研究》文中进行了进一步梳理随着通信技术的迅速发展,人类社会已进入了崭新的信息时代。随之而来的5G通信系统也必将带动一次巨大的产业变革,它将在医疗、教育、智能家居、智慧城市等领域带来新一轮翻天覆地的变化。而通信技术的飞速发展也必然伴随着对光网络更高的需求。作为光网络中的重要元件,光开关器件性能提升也将成为光通讯领域重要的发展方向。为研制出低延时,低功耗,高度集成,高可靠性且工艺简单的集成光开关芯片,光开关及其集成技术的研究至关重要。本文以有机聚合物材料为基础,对基于聚合物材料的热光开关与电光开关器件进行了研究。结合了低损耗聚合物材料,非线性聚合物材料,以及无机材料的光学,热学特性,对几种光开关器件进行了结构和工艺的设计,并对器件进行了制备和测试。本论文的主要工作及创新性总结如下:1.首先,基于平面光波导理论对几种不同结构波导的有效折射率计算方法进行了简要介绍。并针对本文中贯穿始终的MZI（Mach-Zehnder Interferometer）型光开关器件,介绍了MZI型波导结构及基于这种结构的光开关的工作原理。最后对本文涉及到的两种开关的工作原理即介质材料的热光效应和电光效应进行了详细介绍。2.提出了一种基于有机/无机混合波导结构的热光开关器件及其集成化制备工艺。通过引入聚合物/Si O2混合波导结构和空气隔离槽结构来缩短器件的响应时间,并降低器件的功耗。文中根据所选择的介质材料的性质,计算了波导的单模传输条件,并根据介质的光学和热学特性分析了引入空气隔离槽结构对波导截面光场分布和热场分布产生的影响。基于模拟计算结果,完成了波导和电极结构的优化设计。针对引入空气隔离槽结构会带来的工艺成本增加的问题,本文采用了一种集成化工艺完成了器件的制备。对制备完成的器件进行了光学性能及动态响应的测试。测试得到器件的功耗约为5.2 m W,开关上升时间和下降时间分别为192.2和201.1μs。与已报道的基于多种不同材料体系的热光开关器件进行对比可知,该热光开关器件在响应时间和功耗方面的性能有所提升。而采用该器件结构和制备工艺,还可简化热光开关的制备工艺流程,降低器件生产成本。3.自主合成了一种非线性聚合物材料MS-TCF/P（MMA-GMA）,并对材料的成膜性以及光学和热学特性进行了表征。同时,针对非线性聚合物材料光学吸收损耗大的问题,本文对传统的聚合物电光开关结构进行了调整。提出了一种基于非线性聚合物波导包层和低损耗聚合物波导芯层的新型电光开关器件。在单模传输条件下,通过对分布在波导包层中的光场能量进行计算进而确定了芯层波导尺寸。并根据所设计的尺寸参数,对波导截面光场分布情况,介质层内部的电场分布情况,以及器件内的光束传输情况分别进行了模拟。文中采用了全湿法刻蚀工艺完成了器件的制备。制备完成的电光开关器件插入损耗约为10.2 d B,开关的上升时间和下降时间分别为55.58和57.98 ns。与此前报道的相似结构进行了对比,通过调整波导结构可以在实现电光开关功能的基础上,有效减小聚合物电光器件的插入损耗,在含有电光调制单元器件的大规模集成光子芯片中具有重要的应用前景。4.传统的基于非线性聚合物芯层的电光器件由于芯层材料与其他光波导器件的芯层材料存在材料失配且存在一定的光吸收,因而不利于制备集成器件。针对这一情况,结合前期对热光开关与电光开关的研究工作,提出了一种基于非线性聚合物包层波导的三维集成光开关器件。该器件由一个垂直耦合器和一个非线性聚合物包层的MZI波导所组成。其中垂直耦合器可实现上下层波导间的光信号互连,并可通过热光效应对其进行控制。采用非线性聚合物作为上包层材料则可实现信号的高速开关或调制功能。文中根据所选择材料的光学特性,对器件的结构参数进行了优化设计。并采用了CMOS兼容工艺完成了器件的制备。制备的器件可实现光信号在上、下两层波导之间的任意切换以及响应时间约为10 ns高速开关/调制功能。该器件实现了可控的三维光互连与高速调制的功能集成,为聚合物电光器件在三维集成器件中的应用提出了一种可行的方案,有利于拓展电光器件在三维集成光子芯片中的应用。
范诗佳[3]（2020）在《硅基光调制器的线性化基础研究》文中认为硅基光调制器能够通过微电子集成平台完成加工制备,具备大规模生产的优势,因而成为重要的研究方向,并开始在以传输数字信号为主的常规光通信系统中得到应用。随着以传输模拟信号为主的微波光子链路的快速发展,光调制器的模拟性能受到重视,光调制器的线性度直接决定链路中的信号能否高保真传输,线性调制成为研究的热点。本文针对集成硅基光调制器的调制线性化进行了研究。首先在调制结构上,针对静态条件下的基于载流子色散效应的硅光调制器的线性优化方法进行了充分讨论和验证,然后在光学结构上对并联马赫-曾德尔（Mach-Z ehnder,MZ）结构和微环辅助MZ结构的线性化方案进行了理论研究,最后,研究并设计了一种耦合系数可电压微调的硅微环辅助MZ结构。本文首先分析硅的载流子色散效应和MZ结构的调制原理,说明了硅光调制器的非线性失真主要来源于PN结调制结构和MZ结构,阐述了三阶交调失真是线性度最重要的影响因素。之后,介绍了线性度的衡量指标无杂散动态范围,以及调制波导结构的分析方法和电磁场仿真方法时域有限差分法。本文接着针对基于载流子色散效应的硅光调制结构,讨论了五种线性优化方法,包括优化PN结调制方式、掺杂方式、调制区掺杂浓度、调制区偏移和偏置电压。仿真实验结果表明,通过合理设置上述五项调制参数,无杂散动态范围最大可达到109.3dB?Hz2/3。之后,本文研究了采用并联MZ结构和调制功率分配方法的硅光调制器的线性化方案,验证得到最大无杂散动态范围为123.9dB?Hz4/5。最后,本文在MZ结构的基础上结合微环结构,对微环辅助MZ调制的线性化方案进行了研究,结果表明当耦合效率或耦合系数取得特定值时,微环结构与MZ结构的相位响应的三阶非线性关系可以相互抵消,提高无杂散动态范围,本文最后针对上述线性化方案,设计了一种耦合效率可电压微调的硅微环辅助MZ结构,给出了具体的设计参数,实现并仿真验证了该设计的可行性。本文也探讨了双微环辅助MZ调制的线性化方案。基于该方案得到的无杂散动态范围可达到126.7dB?Hz4/5。
张雷[4]（2020）在《厚壳层Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点光电性质的研究》文中认为凭借其优越的光学性质,胶体半导体纳米材料在显示、荧光标记和微腔激光器等领域有着巨大的应用潜力。厚的无机宽禁带壳层（约11个单层）能够有效钝化纳米颗粒表面的缺陷态,使其具有高的荧光量子产率和良好的光稳定性。本论文主要研究了厚壳层核/壳结构量子点的光学增益特性、多激子动力学和电场调控光学性质,探索了其在微腔激光器上的应用。此外,为了深入分析壳层厚度对不同量子受限体系低维纳米材料光学性质的影响,我们还对核/壳结构二维纳米片的光增益特性进行了系统研究。主要研究内容包括:我们采用激光相干烧蚀技术制备了厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点分布式反馈激光器,通过单光子和双光子激发均实现了高性能的单模激光发射,激光阈值分别为0.028 m J cm-2和1.03 m J cm-2。研究结果表明,激光相干烧蚀是一种可以直接在量子点薄膜表面制备分布式反馈激光器件的高效方法。我们制备了一个系列壳层厚度可控的纯纤锌矿相CdSe/CdS核/壳量子点,并利用超辐射理论分析了CdSe/CdS量子点中复杂的多激子动力学过程,得到了泵浦强度与量子点中平均激子数之间的关系。当量子点中的平均激子数达到～6之前,与理论计算结果一致。然而,较高的激子态密度会导致多激子的非辐射损耗增加,因此量子点中的平均激子数随着泵浦强度的进一步增加而逐渐趋于饱和。实验结果表明,放大自发辐射测量结果与理论拟合结果相符合,为解释量子受限体系中复杂的快速多激子动力学机制提供了一种新途径。我们系统地研究了纯纤锌矿相CdSe/CdS核/壳量子点群体的量子限制斯塔克（stark）效应。在电场作用下,厚壳层CdSe/CdS量子点（11个CdS单层）的荧光和吸收峰分别红移～2.3 nm和～2.1 nm。通过单个量子点的时间相关荧光强度曲线分析了量子点壳层厚度相关的荧光闪烁行为与量子点群体量子限制斯塔克效应之间的关系。结果表明,由于中等壳层量子点中大量的表面缺陷态和超厚壳层量子点中应力释放诱导的内部激子捕获态等引起的带电态,将会在量子点周围产生随机局域电场,因而导致中等壳层和超厚壳层量子点的电场调控光学特性不如厚壳层CdSe/CdS量子点明显。此外,我们还研究了厚壳层CdSe/CdS量子点在电场下的多激子特性,并对多激子态中的单激子动态弛豫过程进行分析。在以上三维受限厚壳层量子点研究的基础上,我们进一步探索了壳层厚度对二维半导体纳米片光学性质的影响。采用高温热注入法制备了一系列不同壳层厚度的CdSe/CdS核/壳纳米片。高温下生长的高质量CdS壳层能够有效地钝化纳米片表面的缺陷态,极大地提高了纳米片的荧光量子产率和紫外光照稳定性。因此,壳厚为6个CdS单层的厚壳层CdSe/CdS纳米片展现出超低的放大自发辐射阈值(～4.4μJ cm-2)、超长的增益寿命（>800 ps）和巨大的增益带宽（>140 nm）,表明激子俄歇复合得到了有效抑制,从而展现出优异的光增益特性。最后,我们将厚壳层纳米片作为增益介质成功制备出垂直腔面发射微腔激光器,实现了超低阈值(～1.1μJ cm-2)的空间定向单模激光发射。
樊恺[5]（2016）在《大尺寸核壳结构量子点的电光性质研究》文中研究表明由于具有良好的光学特性,如荧光可控、光学稳定性等,半导体量子点在光电子器件和生物标记等领域良好的应用前景。本文以CdSe/CdS核壳结构量子点为研究对象,展开了以下几个方面的研究工作：首先,利用连续离子层吸附反应方案制备了大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点,通过对量子点的X射线衍射、荧光吸收谱、荧光寿命、荧光闪烁曲线的测量,研究了CdSe/CdS核壳结构量子点的微结构性质和光学性质与壳层厚度之间的关系。其次,利用电化学方法（循环伏安法）测量了CdSe量子点的循环伏安曲线,研究了其HOMO（最高占有分子轨道,即价带顶）、LUMO（最低未占有分子轨道,即导带底）,并讨论了电化学禁带与光学禁带的依赖关系；还测量了CdSe/CdS核壳结构量子点的循环伏安曲线,实验发现在壳层变厚的情况下电化学禁带和光学禁带具有相反的变化趋势。最后,在高温下利用恒流泵慢速混合注入阴阳离子前驱体制备了纯纤锌矿相非闪烁的CdSe/CdS核壳结构量子点,利用紫外光刻技术制备了周期性的交叉Au电极,并对基于量子限制斯塔克效应的光学调制器件进行了初步研究。
郝长虹[6]（2015）在《浅谈LED外延生长的量子限制斯塔克效应》文中研究说明氮化物体系LED由于存在大的极化效应,量子限制斯塔克效应显着,即量子阱的能带发生倾斜,电子和空穴在空间分离,辐射复合效率下降。通过引入新型外延结构,可以降低极化电场的影响,从而提高内量子效率。本文采用阶梯型量子阱的新结构设计削弱量子限制斯塔克效应,提高电子和空穴的有效辐射复合几率。
郁春潮[7]（2013）在《基于量子点的超快极化全光开关及慢光特性研究》文中研究表明全光通信一直以来是人们的梦想。它能突破当前光通信中必须使用部分电子器件而使得光通信速度受限即电子瓶颈的限制。这其中存在这两个技术难点：全光开关和全光缓存。量子点材料的出现,为人们解决上述问题提供了可能。本论文基于量子点的激子强限制作用及强非线性等特性,设计超快全光开关,研究量子点的慢光特性,为解决光通信中的电子瓶颈问题提供可能方案。主要工作包括以下几个方面。（1）研究了量子点的金属气相沉积（MOCVD）生长技术。探讨了量子点的生长方法和生长工艺。研究了生长温度、沉积速率、沉积厚度、Ⅴ/Ⅲ流量比、覆盖层等条件对量子点生长的影响。通过实验优化了量子点的生长。初步得出了最佳生长条件为生长温度500℃、沉积速率0.074ML/s、沉积厚度1.7ML、Ⅴ/Ⅲ流量比为10。量子点密度达到5×109/cm2。（2）设计了一种基于量子点的超快极化全光开关。利用传递矩阵方法计算了光开关的反射谱和对比度。分析了光开关对比度与控制光强的关系。分析了量子点驰豫速率即温度对光开关的影响。分析了量子点非均匀展宽对光开关对比度的影响。该光开关的对比度在不考虑非均匀展宽时,100周期量子点布拉格结构的光开关在泵浦光强为0.5MW/cm2可以达到930（30dB）；考虑非均匀展宽为20meV时,200周期量子点布拉格结构的光开关在泵浦光强为0.5MW/cm2可以达到350（25dB）。该光开关的理论开光时间可达ps量级。常温下工作稳定性,工作功率,对比度等参数优于同类型的量子阱光开关。（3）研究了量子点中基于电磁感应透明的慢光。分析计算了量子点中双激子-激子级联系统中基于电磁感应透明的慢光。通过求解稳态下的密度矩阵方程,我们获得了量子点中双激子-激子级联系统中电磁感应透明频谱烧孔。分析了泵浦光强、双激子驰豫速率对吸收谱的影响,计算了系统的折射率色散。最后分析了双激子能量重整化对系统吸收谱和慢光系数的影响。发现在不考虑双激子能级重整化时,慢光系数可达到3000；考虑重整化时,慢光系数减小为2500,且需要更大的泵浦光强。研究表明,由于双激子和激子在量子点中受到较强的限制作用,激子和双激子的寿命也较长、驰豫速率较小,同量子阱相比,具有更好的温度稳定性。期望可以在室温下观察到该现象。是常温下实现慢光的又一途径,可用于实现光缓存。另外,我们还通过密度矩阵理论理论研究了双量子点中“Y”型能级结构中的慢光。该系统最突出的特点是可以实现双窗口慢光。我们分别在每个窗口获得0.002c和0.01c的慢光。而且,慢光的速度和带宽都可以通过外加电压来调节。该系统除了用来做光缓存器外,也可用来设计可调光开关、可调光陷波器等,具有较好的开发前景。（4）研究了量子点中非电磁感应透明慢光。首先,我们分析计算了量子点在共振激发下,通过改变控制光强可实现从快光到慢光的连续转换。基于我们建立的简单二能级结构模型,采用密度矩阵方法计算了InGaAs/InGaAsP量子点的一阶和三阶吸收系数和折射率。我们研究了量子点中共振能量0.85eV附近的慢光和快光现象。当入射光强度小于临界强度时,量子点显示出快光特性,它起源于量子点的一阶吸收。当入射光强度超过临界强度时,量子点由于存在较大的三阶非线性而呈现出慢光特性。我们证明了量子点中的快光和慢光效应。它可能用于光通信中。接着,我们分析计算了非对称双量子点系统中基于双吸收的慢光特性。在两量子点共振频率的中间,显示出相对低折射率色散、宽带宽、适宜于光通信的特性。两量子点的共振频率的差异决定了慢光系数、吸收率和带宽。系统的带宽可以达到60G,并且信号光在1mm长度的色散材料中,相对于在真空中传输可以延迟许多脉冲宽度。模拟了光信号在其中的传输。信号光的延迟可以通过泵浦光强度来调制。总之,本论文研究了基于量子点的超快极化全光开关和慢光,对未来实现全光通信具有一定的借鉴意义。
巫后祥[8]（2012）在《量子点有源光子晶体全光天关的特性研究》文中研究表明我们基于InAs/GaAs半导体异质结构提出一种新颖的量子点光子晶体全光开关。这种结构具有大的量子限制斯塔克红移、好的温度特性。在GaAs衬底上生长的InAs量子点由于内建应力使得有效带隙（～1.05ev）改变很大,其激子辐射波长可以处于光纤零色散窗口。基于这种材料,我们做了如下工作：首先,我们用泵浦探测方法计算了量子点光子晶体的反射谱和透射谱。结果表明温度和量子点的均匀性对光谱有很大影响。量子点相对粒径涨落标准差小于0.002,在温度为80K时,具有很好的开关特性。其温度特性明显好于量子阱光子晶体全关开关。其次,我们研究了开关的对比度,对于反射式开关,量子点相对粒径涨落标准差小于0.002、在温度为10K时,其反射光强接近100%,对比度可达25dB。在相同的情况下,透射式光开关对比度可以达到55dB,但是透射式的光开关的光强远小于反射式光开关,一般不到50%。最后,我们模拟了一组归零码信号通过光开关,我们证明对于脉冲宽度为40ps的归零码在光开关中有很好的格式透明。此外,我们还分析和讨论了量子点光子晶体用于全光网络的光开关的问题。
肖昆辉[9]（2011）在《多量子点缺陷层光子晶体全光开关研究》文中进行了进一步梳理全光开关是全光通信网络中光交换的核心器件,是实现快速、透明和无阻塞光信息交换的关键,也是光计算和光互联的基础器件。全光开关具有高速的响应速率以及良好的光学性能,国内外学者因此对其进行了大量的研究。全光开关是完全利用光子与介质的相互作用来控制光的传输状态,而光子晶体是一种折射率在空间周期性变化的新型人造光子学材料,具有独特的光子禁带和光子局域特性,能够有效地控制光的传输状态,因此是实现全光开关的重要基础。在本论文中,我们提出了一种以InAs量子点层作为缺陷层的光子晶体结构光开关。这种开关基于近共振激发导致的光学斯塔克效应和室温下量子点材料良好的非线性效应驱动开关,控制载流子的驰豫时间并实现控制光光脉冲时间内的瞬间响应。由泵浦光引起的量子点层折射率的微小改变,就会引起此光子晶体缺陷态的变化,并导致光子晶体禁带中的透射峰发生较大漂移从而改变其传输特性,透射峰漂移在控制光脉冲结束后能够迅速恢复常态,响应恢复时间为ps量级。本文讨论了单量子点及量子点群的光学特性,利用传输矩阵法模拟了一维光子晶体的光子禁带,缺陷模,以及光开关的物理模型,讨论了这种光开关的工作性能,并分析了层数、泵浦光强、入射角等因素对其性能的影响。从理论上看,这种光开关具有很小的插入损耗、很好的对比度,以及ps量级的开关速度,并有望在室温下工作,显示了极大的优越性。最后我们阐述了以QD SOA-MZI为例的量子点在全光信号处理方面的应用。希望我们的理论研究以及计算结果对以后全光开关设计有参考意义。
胡志强[10]（2011）在《全光开关有源光子带隙Bragg多量子阱的制备》文中进行了进一步梳理光开关是光纤通信系统中光交换的核心器件。传统光开关由于多种不可避免的因素限制了它们的响应时间,而全光开关由于具有良好的光学性能和更加高速的开关速度受到研究者的重视和研究。在本文中,对基于InGaAsP/InP有源光子带隙布拉格结构的半导体多量子阱超快全光开关进行了理论研究。这种全光开关为了避免载流子的累积效应利用光学斯塔克效应的非线性机制,采用近共振激发方式。当量子阱周期满足修正的布拉格条件,并且当布拉格反射谱的中心频率等于量子阱中阱层重空穴激子的共振频率时,该量子阱结构可以形成与一维光子晶体结构相同特征的光子禁带,利用线宽较窄且处于该禁带中的泵浦光,使光开关具有很大的非线性以及ps量级的恢复时间,因此能形成THz的全光开关。本文还进行了低压金属有机化合物气相外延沉积（LP-MOCVD）技术的工艺生长,通过光致发光谱测试和X射线双晶衍射测试分析外延片的结晶质量。研究分析了生长温度、压强、Ⅴ/Ⅲ比、Ⅴ/Ⅴ比、Ⅲ/Ⅲ比和中断生长技术对外延片结晶质量的影响。通过大量实验掌握了InGaAsP/InP和InAsP/InP量子阱MOCVD工艺生长的各种条件和参数,同时根据实验测试数据建立了InGaAsP/InP量子阱结构的激子波长和布拉格反射波长随温度的变化关系,并对相关的理论参数进行了实验修正。根据量子阱的组分设计,可以改变全光开关的工作波长,使其运用于光纤通信波段。
二、量子限制斯塔克效应及其在光开关中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、量子限制斯塔克效应及其在光开关中的应用（论文提纲范文）
（1）基于光子晶体自准直效应偏振无关光子器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子晶体 |
| 1.1.1 光子晶体的概念 |
| 1.1.2 光子晶体的特性 |
| 1.1.3 光子晶体的应用 |
| 1.2 光开关和全光逻辑门的研究意义 |
| 1.2.1 光开关在全光通信网中的应用 |
| 1.2.2 全光逻辑门在全光通信网中的应用 |
| 1.3 光开关和全光逻辑门的研究概况 |
| 1.3.1 光开关的研究概况 |
| 1.3.2 全光逻辑门的研究概况 |
| 1.4 本文的主要研究工作 |
| 第二章 基于二维光子晶体的数值计算方法 |
| 2.1 平面波展开法 |
| 2.2 时域有限差分法 |
| 2.3 光子晶体中的自准直效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光子晶体自准直效应偏振无关1×2选路开关 |
| 3.1 偏振无关的光子晶体自准直结构设计 |
| 3.2 基于自准直效应的偏振无关分束结构 |
| 3.3 基于自准直效应的偏振无关1×2选路开关 |
| 3.3.1 结构设计 |
| 3.3.2 理论模型 |
| 3.3.3 结构参数分析 |
| 3.3.4 性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光子晶体自准直效应偏振无关逻辑与门 |
| 4.1 结构设计 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 致谢 |
（2）基于有机聚合物的光开关器件及其集成技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光开关的研究背景及意义 |
| 1.2 光开关的分类和应用 |
| 1.3 热光开关的研究进展 |
| 1.3.1 热光开关在单元器件方面的研究进展 |
| 1.3.2 热光开关在集成器件方面的研究进展 |
| 1.4 电光开关的研究进展 |
| 1.4.1 电光器件的材料体系 |
| 1.4.2 聚合物电光器件的研究进展 |
| 1.5 论文主要工作及创新点 |
| 第2章 聚合物光开关的理论基础 |
| 2.1 平面光波导理论 |
| 2.1.1 三层平板波导 |
| 2.1.2 矩形波导 |
| 2.1.3 脊形波导 |
| 2.2 MZI型光开关的工作原理 |
| 2.2.1 热光效应 |
| 2.2.2 电光效应 |
| 第3章 基于有机/无机混合型波导的低功耗热光开关设计与制备 |
| 3.1 基于有机/无机混合型波导的低功耗热光开关器件的设计 |
| 3.2 基于有机/无机混合型波导低功耗热光开关器件的制备 |
| 3.3 基于有机/无机混合型波导低功耗热光开关器件的测试分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于非线性聚合物包层波导的电光开关的研究 |
| 4.1 波导材料的选取,制备和表征 |
| 4.2 基于非线性聚合物包层波导的电光开关的设计和制备 |
| 4.3 基于非线性聚合物包层波导的电光开关的测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于非线性聚合物包层的三维集成光开关 |
| 5.1 基于非线性聚合物包层的三维集成光开关的设计及参数优化 |
| 5.2 基于非线性聚合物包层的三维集成光开关的制备 |
| 5.3 基于非线性聚合物包层的三维集成光开关的测试及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）硅基光调制器的线性化基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 光调制器线性化国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 电域预失真法 |
| 1.2.2 电域后补偿法 |
| 1.2.3 光域双偏振控制法 |
| 1.2.4 光域后补偿法 |
| 1.2.5 硅衬底的薄膜铌酸锂集成光调制 |
| 1.2.6 磷化铟集成光调制 |
| 1.2.7 单片集成硅光调制 |
| 1.3 本文的主要研究内容和结构安排 |
| 第二章 硅光调制器线性化的技术理论基础 |
| 2.1 硅材料的特性 |
| 2.2 硅中的调制机理 |
| 2.2.1 电光效应 |
| 2.2.2 热光效应 |
| 2.2.3 量子限制斯塔克效应 |
| 2.2.4 载流子色散效应 |
| 2.3 载流子色散效应的理论推导 |
| 2.4 硅调制的非线性来源 |
| 2.4.1 硅材料本身的非线性 |
| 2.4.2 硅MZ调制结构引入的非线性 |
| 2.4.2.1 MZ调制理论 |
| 2.4.2.2 单音调制的非线性来源 |
| 2.4.2.3 双音调制的非线性来源 |
| 2.4.3 线性度的衡量标准无杂散动态范围 |
| 2.5 硅光调制波导的分析方法 |
| 2.5.1 光波导中的模式 |
| 2.5.2 时域有限差分法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于调制结构和并联调制的线性化方案 |
| 3.1 基于硅光调制波导结构设计的线性化方案 |
| 3.1.1 硅光调制器波导结构设计 |
| 3.1.2 硅光调制器调制结构设计 |
| 3.1.2.1 优化PN结调制方式的线性化 |
| 3.1.2.2 优化掺杂方式的线性化 |
| 3.1.2.3 优化调制区掺杂浓度的线性化 |
| 3.1.2.4 优化调制区偏移的线性化 |
| 3.1.2.5 优化偏置电压的线性化 |
| 3.1.3 线性化结果分析 |
| 3.1.3.1 调制结构的线性化结果 |
| 3.1.3.2 无杂散动态范围的仿真 |
| 3.1.3.3 偏置电压的线性化结果 |
| 3.2 基于硅光调制器光学结构的线性化方案 |
| 3.2.1 硅DPMZM线性化方法 |
| 3.2.2 线性化结果分析 |
| 3.2.2.1 无杂散动态范围的仿真 |
| 3.2.2.2 线性化功率分配的选择 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 微环辅助MZ调制线性化方案和耦合系数可控的线性化方案 |
| 4.1 微环辅助MZ调制线性化方案 |
| 4.1.1 微环传输矩阵 |
| 4.1.2 微环辅助MZ调制结构 |
| 4.1.3 微环辅助MZ调制的线性化最优条件 |
| 4.1.4 微环辅助MZ线性化初步实现 |
| 4.2 用于线性化的耦合系数可电压微调的硅微环辅助MZ结构 |
| 4.2.1 耦合调制分析 |
| 4.2.2 线性化MMI的设计 |
| 4.2.3 线性化Taper的设计 |
| 4.2.4 非平衡MZ调制结构的设计 |
| 4.2.5 仿真实现结果 |
| 4.3 双微环辅助MZ调制线性化方案 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）厚壳层Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点光电性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 半导体纳米材料的概念 |
| 1.1.1 半导体量子点 |
| 1.1.2 半导体纳米片 |
| 1.2 半导体纳米材料的基本特性 |
| 1.2.1 量子尺寸效应 |
| 1.2.2 表面效应 |
| 1.2.3 库伦阻塞效应 |
| 1.3 半导体纳米材料的制备及应用 |
| 1.3.1 半导体量子点的制备 |
| 1.3.2 厚壳层核/壳结构量子点及其制备 |
| 1.3.3 半导体纳米片的制备 |
| 1.3.4 半导体纳米材料的应用 |
| 1.4 半导体量子点的光增益性质 |
| 1.4.1 俄歇复合对半导体量子点光增益特性的影响 |
| 1.4.2 厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点对俄歇复合的抑制 |
| 1.4.3 纯相厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点的光增益特性 |
| 1.4.4 半导体量子点的多激子复合动力学过程 |
| 1.5 量子限制斯塔克效应 |
| 1.5.1 量子限制斯塔克效应简介 |
| 1.5.2 半导体量子点电场响应研究进展 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点基于分布式反馈结构的单模激光发射 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点的制备 |
| 2.2.2 量子点光栅结构的制备 |
| 2.2.3 厚壳层CdSe/CdS核/壳量子点的表征 |
| 2.2.4 量子点光栅结构的表征 |
| 2.3 结果分析与讨论 |
| 2.3.1 厚壳层量子点的微观结构和基本光学性质 |
| 2.3.2 厚壳层量子点的光增益性能研究 |
| 2.3.3 厚壳层量子点光栅结构的光学性质研究 |
| 2.3.4 厚壳层量子点基于分布式反馈结构的激光发射性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 纯相厚壳层CdSe/CdS量子点的多激子动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 纯纤锌矿相CdSe/CdS核/壳量子点的制备 |
| 3.2.2 纯纤锌矿相CdSe/CdS核/壳量子点的表征 |
| 3.2.3 超辐射函数和多激子衰减曲线拟合函数 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 纯相量子点的微观结构和基本光学性质 |
| 3.3.2 纯相量子点的荧光衰减曲线拟合结果分析 |
| 3.3.3 纯相厚壳层量子点的放大自发辐射特性 |
| 3.3.4 纯相厚壳层量子点的回音壁模式激光特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纯相CdSe/CdS核/壳量子点的量子限制斯塔克效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 量子点斯塔克效应器件的制备 |
| 4.2.2 量子点斯塔克效应器件的表征 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 纯相量子点的电场调控光学性质 |
| 4.3.2 纯相量子点的单点荧光强度曲线 |
| 4.3.3 纯相厚壳层量子点的电场调控荧光弛豫特性 |
| 4.3.4 纯相厚壳层量子点的电场调控放大自发辐射特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超低阈值单模CdSe/CdS核/壳纳米片激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 CdSe/CdS核/壳纳米片的制备 |
| 5.2.2 纳米片激光器的制备 |
| 5.2.3 CdSe/CdS核/壳纳米片的表征 |
| 5.2.4 纳米片激光器的表征 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 纳米片的微观结构和基本光学性质 |
| 5.3.2 纳米片的放大自发辐射特性 |
| 5.3.3 纳米片的光增益动力学研究 |
| 5.3.4 纳米片激光器的微观结构和光学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
（5）大尺寸核壳结构量子点的电光性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 半导体量子点的概念 |
| 1.2 半导体量子点的基本特性 |
| 1.2.1 量子尺寸效应 |
| 1.2.2 表面效应 |
| 1.2.3 宏观量子隧道效应 |
| 1.2.4 库仑阻塞效应 |
| 1.2.5 介电限域效应 |
| 1.3 半导体量子点的发光原理及发光特性 |
| 1.3.1 半导体量子点的发光原理 |
| 1.3.2 半导体量子点的发光特性 |
| 1.4 半导体量子点的研究意义 |
| 1.4.1 半导体量子点的研究发展史 |
| 1.4.2 半导体量子点的应用 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点的合成及表征 |
| 2.1 半导体量子点合成所用试剂和装置 |
| 2.2 CdSe量子点的合成 |
| 2.2.1 硒前驱体的制备 |
| 2.2.2 变尺寸CdSe量子点的合成 |
| 2.3 CdSe/CdS核壳结构量子点的合成方案 |
| 2.4 大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点的合成 |
| 2.4.1 前驱体的制备 |
| 2.4.2 直径约4 nm CdSe核量子点的合成 |
| 2.4.3 大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点的合成 |
| 2.5 大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点的微结构性质 |
| 2.5.1 TEM测量 |
| 2.5.2 XRD测量 |
| 2.6 大尺寸CdSe/CdS核壳结构量子点的光学性质 |
| 2.6.1 稳态光谱测量 |
| 2.6.2 瞬态光谱测量 |
| 2.6.3 荧光闪烁曲线测量 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 CdSe/CdS核壳结构量子点的电化学性质研究 |
| 3.1 循环伏安体系的配置 |
| 3.2 循环伏安法的原理 |
| 3.2.1 循环伏安法的反应原理 |
| 3.2.2 循环伏安体系的可逆性 |
| 3.2.3 循环伏安法测量HOMO和LUMO的原理 |
| 3.3 循环伏安法的测量实验 |
| 3.4 变尺寸CdSe量子点的电化学性质 |
| 3.4.1 可逆性分析 |
| 3.4.2 变尺寸CdSe量子点的循环伏安曲线 |
| 3.5 CdSe/CdS核壳结构量子点的电化学性质 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于量子限制斯塔克效应的量子点电光调制器件的初步研究 |
| 4.1 半导体量子点的量子限制斯塔克效应 |
| 4.2 纯纤锌矿相CdSe/CdS核壳结构量子点的合成 |
| 4.3 纯纤锌矿相CdSe/CdS核壳结构量子点的微结构性质 |
| 4.3.1 TEM测量 |
| 4.3.2 XRD测量 |
| 4.4 纯纤锌矿相CdSe/CdS核壳结构量子点的光学性质 |
| 4.4.1 稳态光谱测量 |
| 4.4.2 瞬态光谱测量 |
| 4.4.3 荧光闪烁曲线测量 |
| 4.5 电极的制备 |
| 4.6 实验测量 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）浅谈LED外延生长的量子限制斯塔克效应（论文提纲范文）
| 1、引言 |
| 2、量子限制斯塔克效应 |
| 3、普通量子阱和阶梯量子阱的区别分析 |
| 4、结语 |
（7）基于量子点的超快极化全光开关及慢光特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开关简介 |
| 1.3 慢光简介 |
| 1.4 国内外研究状态 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 2 量子点MOCVD生长技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 量子点MOCVD生长技术 |
| 2.3 量子点生长MOCVD实验 |
| 2.4 小结 |
| 3 量子点超快极化全光开关研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于量子点超快极化全光开关 |
| 3.3 量子点非均匀展宽对光开关的影响 |
| 3.4 小结 |
| 4 量子点中EIT慢光研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 密度矩阵 |
| 4.3 量子点中双激子-激子级联系统中的EIT慢光 |
| 4.4 量子点“Y”型能级结构中的慢光 |
| 4.5 小结 |
| 5 量子点中非EIT慢光研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 量子点三阶非线性与慢光 |
| 5.3 非对称双量子点双吸收共振慢光 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
（8）量子点有源光子晶体全光天关的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全光网络 |
| 1.1.1 全光网的优点 |
| 1.1.2 关键技术 |
| 1.2 常用光开关 |
| 1.2.1 微机电光开关 |
| 1.2.2 电光开关 |
| 1.2.3 热光效应开关 |
| 1.2.4 声光开关 |
| 1.2.5 磁光开关 |
| 1.3 量子点有源光子晶体全光开关 |
| 1.3.1 光子晶体 |
| 1.3.2 光子晶体光开关 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 基本理论 |
| 2.1 量子点中的激子 |
| 2.2 量子限制斯塔克效应 |
| 2.3 一维量子点光子晶体的转移矩阵 |
| 2.4 量子点光子晶体的光谱特性 |
| 第3章 一维InAs/GaAs量子点有源光子晶体的光谱特性 |
| 3.1 一维InAs/GaAs量子点有源光子晶体的反射谱 |
| 3.1.1 QD-PC不同温度反射谱 |
| 3.1.2 QD-PC不同强度泵浦光反射谱 |
| 3.1.3 QD-PC量子点粒径涨落对反射谱的影响 |
| 3.1.4 QD-PC不同周期数反射谱 |
| 3.2 一维InAs/GaAs量子点有源光子晶体的透射谱 |
| 3.2.1 QD-PC不同温度透射谱 |
| 3.2.2 QD-PC不同强度泵浦光透射谱 |
| 3.2.3 QD-PC不同量子点粒径涨落透射谱 |
| 3.2.4 QD-PC不同周期数透射谱 |
| 3.3 一维InAs/GaAs量子点有源光子晶体的吸收谱 |
| 3.3.1 QD-PC的不同温度吸收谱 |
| 3.3.2 QD-PC不同量子点相对粒径涨落标准差吸收谱 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 InAs/GaAs量子点有源光子晶体全光开关的性能 |
| 4.1 反射式量子点有源光子晶体全光开关 |
| 4.1.1 反射式QD-PC全光开关的实验设置 |
| 4.1.2 温度对反射式光开关的性能影响 |
| 4.1.3 量子点尺寸涨落对反射式光开关的性能影响 |
| 4.2 透射式量子点有源光子晶体全光开关特性 |
| 4.2.1 透射式全光开关的实验设置 |
| 4.2.2 透射式全光开关对比度与温度的关系 |
| 4.2.3 透射式全光开关量子点粒径涨落对对比度的影响 |
| 4.3 矩形脉冲在光开关中的传播 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 反射式和透射式光开关的性能比较与未来展望 |
| 5.1 透射式光开关与反射式光开关的性能比较 |
| 5.2 InAs/GaAs QD-PC全光开关未来发展展望 |
| 第6章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（9）多量子点缺陷层光子晶体全光开关研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开关 |
| 1.3 理论背景 |
| 1.4 本论文的工作及意义 |
| 2 一维光子晶体及缺陷膜的研究 |
| 2.1 一维光子晶体的传输特性推导 |
| 2.2 一维光子晶体的缺陷模 |
| 2.3 缺陷态迁移实现开关功能 |
| 2.4 本章总结 |
| 3 量子点材料光学特性分析 |
| 3.1 InAs/GaAs 量子点结构模型分析 |
| 3.2 InAs/GaAs 量子点的光学特性 |
| 3.3 InAs/GaAs 量子点层光学特性分析 |
| 3.4 InAs/GaAs 量子点群的光学斯塔克效应 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 含量子点缺陷模的一维光子晶体全光开关研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 含QDs 缺陷一维光子晶体全光开关工作原理 |
| 4.3 含QDs 缺陷层一维光子晶体的传输特性 |
| 4.4 超快全光开关的理论模型 |
| 4.5 开关工作特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 量子点材料用于全光信号处理展望 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 QD-SOA 结构 |
| 5.3 量子点SOA 中的XGM 和XPM |
| 5.4 QD SOA-MZI 的全光信号处理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）全光开关有源光子带隙Bragg多量子阱的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 概论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开光的种类 |
| 1.3 半导体量子阱全光开关 |
| 1.4 本论文的工作及意义 |
| 2 InGaAsP/InP 共振光子晶体结构的理论研究和设计 |
| 2.1 激子特性和光学斯塔克效应 |
| 2.2 BSQWs 全光开关的工作原理 |
| 2.3 超快全光开关的禁带分析 |
| 2.4 晶格匹配下的InGaAsP/InP 量子阱设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 MOCVD 工艺简介 |
| 3.1 MOCVD 生长技术简介 |
| 3.2 MOCVD 生长设备简介 |
| 3.3 MOCVD 外延生长模式 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 材料测试分析技术 |
| 4.1 光致发光测试技术 |
| 4.2 X 射线衍射技术(XRD) |
| 4.3 其它测试手段 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 InGaAsP/InP 量子阱的生长 |
| 5.1 MOCVD 生长制备过程 |
| 5.2 InGaAsP 体材料分析 |
| 5.3 量子阱材料分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 InAsP/InP 的生长 |
| 6.1 InAsP 的生长参数 |
| 6.2 InAsP/InP 的生长工艺 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读学位期间发表论文目录 |
四、量子限制斯塔克效应及其在光开关中的应用（论文参考文献）
- [1]基于光子晶体自准直效应偏振无关光子器件的研究[D]. 陈莹. 南京邮电大学, 2020(03)
- [2]基于有机聚合物的光开关器件及其集成技术研究[D]. 姜明慧. 吉林大学, 2020(08)
- [3]硅基光调制器的线性化基础研究[D]. 范诗佳. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]厚壳层Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点光电性质的研究[D]. 张雷. 东南大学, 2020
- [5]大尺寸核壳结构量子点的电光性质研究[D]. 樊恺. 东南大学, 2016(03)
- [6]浅谈LED外延生长的量子限制斯塔克效应[J]. 郝长虹. 科技与企业, 2015(03)
- [7]基于量子点的超快极化全光开关及慢光特性研究[D]. 郁春潮. 华中科技大学, 2013(02)
- [8]量子点有源光子晶体全光天关的特性研究[D]. 巫后祥. 武汉理工大学, 2012(10)
- [9]多量子点缺陷层光子晶体全光开关研究[D]. 肖昆辉. 华中科技大学, 2011(07)
- [10]全光开关有源光子带隙Bragg多量子阱的制备[D]. 胡志强. 华中科技大学, 2011(07)