量子级联激光器中线宽增强因子对电子量子效应的敏感依赖
光学
2023-01-25 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
线宽增强因子（LEF）描述了半导体激光器中振幅与相位涨落之间的耦合，近年来除线宽展宽外，还被证明是频率梳形成的关键组成部分。它必然源于因果性，如克拉默斯-克龙尼格关系所著名表述的那样，出现在极化率对强度变化具有非平凡依赖的介质中。虽然热贡献通常较慢，因此常可通过适当设计实验动力学予以排除，但众多量子贡献却更难分离。为了理解并最终将 LEF 设计到适合频率梳形成、孤子生成或窄激光线宽的数值，系统性地建模所有这些效应十分重要。在这项全面的工作中，我们提出了一种计算 LEF 的通用方案，并将其应用于非平衡格林函数模型。这种基于模拟系统在变化光强下的响应、并提取极化率对强度涨落依赖关系的直接方法，可包含所有相关电子效应，并预测工作量子级联激光器的 LEF 在 0.1–1 范围内，具体取决于激光偏置和频率。我们还确认，多体效应、非共振跃迁、色散（布洛赫）增益、反旋转项、强度依赖的跃迁能量以及精确的子带分布均显著贡献，且对 LEF 的精确模拟十分重要。
引用
@article{arxiv.2207.09222,
title = {Sensitive dependence of the linewidth enhancement factor on electronic quantum effects in quantum cascade lasers},
author = {Martin Franckie and Mathieu Bertrand and Jerome Faist},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.09222},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 6 figures