太赫兹量子级联激光器有源区增益分析和设计

太赫兹量子级联激光器(QCL)有源区设计主要包括啁啾超晶格、束缚-连续态跃迁和共振声子等模式。本文利用密度矩阵方法模拟太赫兹QCL光增益谱的基本特征,特别是通过分析太赫兹QCL光增益特性与子带寿命的依赖关系,理解太赫兹QCL对超晶格子带间非辐射跃迁寿命的要求。进而根据这些要求给出一种基于束缚-连续态跃迁和共振声子混合模式的太赫兹QCL有源区设计方案,利用纵光学声子共振帮助缩短束缚-连续态跃迁模式中下辐射态寿命。

太赫兹QCL的电子结构计算和设计

通过电子结构和波函数的设计实现电子选择性注入及粒子数反转是制备太赫兹量子级联激光器(QCL)的基础。本文介绍了求解外场下超晶格QCL电子结构的分区级数解法及非正交基对角化方法,并将计算结果与国际上啁啾超晶格及共振声子模式QCL的相关实验结果进行了对比,二者的精确吻合证明了计算方法的准确性。在此基础上给出了一种共振声子模式QCL超晶格的有源区设计方案,并讨论了外场偏离设计值对QCL特性的影响。

Co_3Ti和氢化Co_3Ti的电子结构与总能(英)

采用紧束缚LMTO（TB－LMTO）方法计算了Co3Ti和它的氢化物Co3TiH的电子结构与电子总能．计算得到的晶格常数及体弹性模量与实验符合得很好．Co3Ti吸收H后的能量及体积变化的结果表明Co3Ti的氢化反应很容易发生，这与实验结果也是相符的．

太赫兹量子级联激光器光束特性分析

用有限元法计算太赫兹量子级联激光器激光模式的阈值增益.结果表明:接触层厚度和掺杂浓度对阈值增益的影响远远大于波导宽度和激射波长;接触层厚度较小(大)和掺杂浓度较低(高)时,TM1(TM0)模的阈值增益较小.在此基础上,用矢量衍射理论分析岀射光束的远场特性,得到光束的远场光斑基本是椭圆;x方向的远场散射角随波导宽度或激射波长的增加分别线性减小或增加,尽管对应的接触层厚度和掺杂浓度不同,但TM0和TM1模x方向的远场散射角相同;另外,还得到y方向远场散射角不受波导宽度或少受激射波长的影响.在阈值增益和光束质量方面,TM1模都优于TM0模.

纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型(英文)

给出应用于纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型,并对模拟方法做了细致的讨论.作为一个应用实例,对薄膜生长做了分类模拟研究.结果显示,改变三维Ehrlich_Schwoebel势垒将导致薄膜生长过程中多层原子岛的结构相变.

低阈值连续波工作的2.9 THz量子级联激光器

为了获得低阈值连续波工作太赫兹源,采用固源分子束外延技术生长了Ga As/Al Ga As束缚态向连续态跃迁的太赫兹量子级联激光器(QCL)有源区,基于半绝缘-等离子体波导工艺制作了太赫兹量子级联激光器。获得了激光器(腔面未镀高反射膜)的发射光谱和相应的输出特性等性能,其中器件在10 K工作温度、350 m A激励电流下的中心频率为2.93 THz,连续波工作模式的阈值电流密度为156 A/cm2,器件的最大光输出功率为7.84 m W,最高工作温度为62 K。

量子级联激光器生热的电路模型分析

过分析量子级联激光器(QCL)中各量子阱的生热及阱间的热流输运情况,得到它的热输运方程以此为基础类比电路理论建立了等效电路模型,利用计算软件分别进行理论与电路模拟,得到了它的生热特性并对可能影响其生热特性的一些因素进行了分析。

Mo高压熔化的分子动力学模拟

采用第一原理方法计算了钼在零温下的结构,表明钼在500 GPa以下一直保持bcc结构(常温),与实验一致。在零压附近计算了E-V关系,利用Murnaghan物态方程拟合得到了零压体积及其模量,与实验结果符合得很好。采用第一原理分子动力学模拟了钼的高压熔化性质。采用NVT系综计算了128个原子的系统,初始构形为bcc结构,体积分别为0.01548、0.01219、0.01098、0.00984、0.00910 nm3/atom,计算了几个温度点,拟合得到了熔化曲线,熔化温度明显高于金刚石压砧(DAC)实验结果;将初始构形改变为fcc结构,模拟其熔化特性,得到的熔化温度明显下降,与激光加载DAC实验结果一致,认为可能的原因是钼熔化后形成的液体结构类似于fcc结构,而不是常态时的bcc结构。

深度学习:材料微结构与物性研究中的新动力

材料的微结构决定了其宏观性质。传统的自下而上的多尺度方法提供了研究微结构和物性关联的整体思路,但针对材料的微观、介观和宏观建模都存在诸多困难,其中不同尺度描述的衔接就极具挑战。随着计算能力以摩尔定律式的提升,和人工智能特别是深度学习的爆炸式进展,基于数据驱动的材料研究成当今世界的研究热点,并在晶体结构预测、稳定性分析、状态方程、光学性质、化学合成等领域都取得了很好的应用效果。深度学习的快速计算和可靠的预测能力能够极大的提升材料模拟效率。其广泛适用性为材料微结构与多尺度模拟中的一些传统难题提供了新的研究思路,有望促进材料微结构与物性的研究,为基于微介观机理的宏观物性建模、满足工程应用要求的材料性质预测提供了新的研究方向。本文将简要介绍深度学习的原理及常用的神经网络类型,概述材料微结构与多尺度建模中的主要方法,随后介绍深度学习在材料微结构与物性研究中的进展,并展望该方法在材料多尺度模拟领域中的发展。

双带紧束缚模型中噪声对超晶格中电子输运性质的影响(英文)

运用直交流电场驱动下的双带紧束缚模型,研究了噪声对超晶格中电子输运性质的影响.数值结果表明,外部噪声能够破坏瞬时电流的周期性并且能够削减长时平均电流的峰值.随着噪声强度的增加,平均电流峰的高度降低,宽度增加;当增大噪声的衰减常数时,平均电流峰会有类似上述变化.

声子—分析力学在固体理论中的应用一例

通过声子概念的引入，介绍了分析力学在固体晶格动力学理论中的一个应用．

运用微机研究重陀螺的定点运动

运用微机研究重陀螺的定点运动段素青，程达三（太原工业大学材料工程学院，太原０３００２１）重陀螺作定点运动时，其对称轴在以固定点为中心的球面上画出的轨迹直观地描绘出陀螺的进动和章动过程，共有３种类型，通常在理论力学教材中￣［１］只是定性地给出了这３种形...

谈实施变电检修工作的有效策略

为提高供电企业在电力行业中的核心竞争力,就必须确保电力系统运行的安全性和可靠性,为广大用户提供最优质的电力服务,赢取更多的市场空间。随着变电站工作中先进技术和设备的引入,使得变电站内部结构更加复杂,对这些设备的检修和维护提出了更高的要求。因此只有不断创新和改善变电检修工作的方式,提高设备检修质量和效率,延长设备使用寿命,从而确保变电站稳定安全的运行。笔者结合多年的工作经验,对实施变电站检修工作进行了分析,并提出了相关的有效策略,对变电站检修水平的提高具有重要的意义。

GaAs/AlGaAs量子级联激光器中的声学声子散射

以具有三量子阱有源区的GaAs/Al0.15Ga0.85As量子级联激光器中的子带间;声学声子辐射散射为研究对象,从理论上研究了三量子阱有源区中的量子阱和势垒厚度的变化对声学声子辐射散射时间的调制作用.通过对子带间的声学声子辐射散射的总跃迁速率与相应的子带间的总自发辐射速率的比较,研究了声学声子辐射散射对量子级联激光器的辐射发光性能的影响.

方波电场驱动下的Rabi振荡(英文)

研究了方波电场驱动下的双Bloch带的紧束缚模型.借助Fourier分析,得到了在弱耦合极限下Rabi振荡及Rabi频率的解析解;这些结果均由电子的数值演化所证实.

宽谱太赫兹量子级联激光器的自混合特性

基于传输矩阵理论及多模速率方程,研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性。研究发现,在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小;反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化,同时自混合信号幅度随反射物位置的变化表现出周期性调制现象。宽谱量子级联激光器在弱反馈下可以应用于测距、成像及光谱测量。在强反馈下,宽谱激光器光谱受自混合影响显著,并有新的模式在原自由运行模式附近出现;但随着反射物移动,自混合信号波峰个数同弱反馈条件下一致,可正确描述反射物的移动规律。因此,强反馈下宽谱量子级联激光器仍可在一定条件下实现微米级的测距和成像技术。这一研究将有助于发展基于宽谱太赫兹量子级联激光器自混合现象的传感器应用。

THz QCL波导结构研究与光束质量分析

THz量子级联激光器是理想的固态THz源,研究波导结构对激射光特性和远场光束质量的影响,是THz QCL设计中的关键。本文采用有限元方法对THz QCL双面和单面金属波导结构的限制和损耗特性进行分析,给出了限制因子、波导损耗和阈值增益随波导结构、激射波长等参数的变化关系。仿真实验结果表明:与单面金属波导相比,双面金属波导对光具有更好的限制作用,损耗也比较小,更适合做有源区的波导限制结构。在计算出波导中光场分布的基础上,又利用矢量衍射理论分析了THz QCL的光束质量,给出了不同波导宽度时出射光束的远场光束宽度和远场发散角,从应用方面为QCL的设计提供了一定参考。

电力系统变电一次设备状态检修策略分析

目前,我国的电力体制正在进行不断的改革,对设备安全运行、稳定的供电系统、提高检修效率有着很大的影响。随着人们经济水平的不断提高,各种智能化电力设备逐渐被开发,电力设备的巡检和维护也受到人们的关注,变电设备的日常检修和对一次设备的维护,对于延长设备使用寿命、保证电网安全正常运行都非常重要。因此,要从专业的角度对设备进行全方面的检测和维护。鉴于此,本文针对电力变电设备的检修和维护方法展开深入细致的分析。

变电一次设备检修和安全管理研究

随着近几年我国社会经济的快速发展,电力已俨然成为我国经济发展的基本支撑。目前,我国的电力体制正在进行不断的改革,对设备安全运行、稳定的供电系统、提高检修效率有着很大的影响。为了保障电力系统的安全运行,需要电力企业对变电一次设备加强管理,做好一次设备的检修工作,对于常见的故障能进行处理,熟练的掌握其处理方式,使一次设备能处于最佳的运行状态,确保电力系统的安全运行,从而才能保证电力行业的可持续发展。

晶格振动对Ti-Al系统相稳定的影响

在电子结构计算的基础上 ,利用集团变分方法 (CVM )研究了Ti Al系统的高温相稳定 ,并且运用两种方法考虑晶格振动对相稳定的影响。结果发现 ,利用连续介质模型考虑的晶格振动对系统相稳定几乎无影响 ,而利用M¨obius反演对势并计算晶格振动谱的方法考虑的晶格振动对系统相稳定有明显的影响 ,说明在讨论晶格振动对合金相稳定的影响时 ,晶格振动的光学模是很重要的。