半导体发光器件的量子 Langevin 方程及低注入下的光子统计

从微观量子 Langevin 方程（QLEs）出发，我们导出了在低注入水平及实际器件中有效的有效半导体 QLEs 及相关的噪声关联。将半导体 QLEs 应用于半导体发光器件（LEDs），我们得到了光子 Fano 因子的新公式，该公式给出光子数统计作为泵浦统计与若干 LED 参数的函数。关键要素是非辐射过程、辐射寿命与非辐射寿命的载流子数依赖性，以及 LED 的多模性。该公式适用于量子效率 $\eta$ 不同于微分量子效率 $\eta_{d}$ 的实际情形，而以往理论隐式假设了 $\eta = \eta_{d}$。它也适用于腔中各模式的光子非均匀发射和/或非均匀探测的情形。特别地，当工作点上 $\eta_{d} < \eta$ 时，我们的公式预言即便泊松泵浦也能产生亚泊松光。这种产生亚泊松光的机制与以往理论完全不同，以往理论假设注入 LED 有源层的电流具有亚泊松统计。我们的结果与近期实验一致。我们还讨论了光子统计的频率依赖性。