太赫兹量子级联激光器增益的基本限制
介观与纳米尺度物理
2022-10-10 v2
摘要
我们分析了量子级联激光器中光子辐射区域与LO声子发射区域空间分离（提供光学跃迁下能级排空）的主要物理过程。我们的目的是寻找低光子能量下粒子数反转减少的原因，并探索提高其粒子数反转的方法。粒子数反转的表达式由简化密度矩阵方程得到。这使我们一方面能够考虑不同能级间隧穿的相干性，另一方面以简单方式理解其在跃迁概率中的作用。我们得出结论，太赫兹激光器的粒子数反转可通过优化两个区域间的隧穿矩阵元和LO声子发射时间而显著提高。该矩阵元的最优值小于其最大可能值。同样，最优LO声子发射时间大于LO声子共振发射时达到的时间。
引用
@article{arxiv.2202.09690,
title = {Fundamental Limitations on Gain of THz QCL},
author = {L. D. Shvartsman and B. Laikhtman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.09690},
year = {2022}
}