极速光开关半导体微腔中电子克尔效应与自由载流子效应的竞争

我们在共振波长位于“原始”通信波段 1300 nm 附近的 GaAs-AlAs 微腔上进行了超快泵浦-探测实验。我们重点研究了作为泵浦脉冲能量函数测量的腔共振的极速光开关。我们观察到，在低泵浦脉冲能量下，腔共振的开关由瞬态电子克尔效应主导，并在 300 fs 内实现。在高泵浦脉冲能量下，GaAs 中产生的自由载流子引起的折射率变化开始与电子克尔效应竞争，并减小了共振频率偏移。我们建立了一个解析模型，该模型预测了这种竞争，并与实验数据相符。我们的模型在强度依赖的折射率中引入了一个新项，该项考虑了被腔共振增强的探测脉冲强度的影响。我们计算了对于不同品质因子的微腔，共振增强的探测光对电子克尔效应引起的折射率变化的影响。通过利用仅观察到电子克尔效应的线性区域，我们成功地从作为泵浦脉冲能量函数的腔共振偏移中提取了 GaAs 的非简并三阶非线性极化率。