基于 Maxwell–密度矩阵 Langevin 方法的动态光电子器件仿真中的涨落建模

我们提出一个全波 Maxwell–密度矩阵仿真工具，包含 c 数随机噪声项，用于建模有源光子器件（如量子级联激光器（QCL）与量子点（QD）结构）中的时空动力学。此类器件中相干光–物质相互作用在频率梳及其他非线性与非经典光学现象的产生中扮演重要角色。由于非线性与非经典特征的涌现与噪声特性直接相关，开发低噪声量子光电子源需要对其噪声特征进行细致仿真。我们的半经典仿真框架基于电子动力学的 Lindblad 方程，并与波导中光传播的 Maxwell 方程耦合。光场与量子系统同各自库相互作用所产生的涨落，在量子 Langevin 理论框架内处理。此处，通过在 Maxwell–密度矩阵方程中加入随机 c 数项来引入涨落。该实现在 mbsolve 动态仿真框架中公开可用。