物理学 > 光学
[提交于 2015年3月16日
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标题: 一种多频段、多能级、多电子模型,用于半导体量子阱电磁相互作用的高效FDTD仿真
标题: A multi-band, multi-level, multi-electron model for efficient FDTD simulations of electromagnetic interactions with semiconductor quantum wells
摘要: 我们报告了一个新的计算模型,用于在复杂电磁几何结构中使用有限差分时域(FDTD)方法对半导体量子阱(SQW)的电磁相互作用进行仿真。 该模型基于在每个SQW子带(多带)中用少量离散多电子态(多级、多电子)展开大量电子横向动量态的方法。 这使得能够对具有SQW活性介质的纳米光子器件进行准确且高效的二维(2-D)和三维(3-D)仿真。 该模型包括以下特点:(1)考虑了各种SQW导带与重空穴或轻空穴子带之间的光学诱导带间跃迁。(2)推导出新颖的子带内和子带间跃迁项,以将电子和空穴的占据分布热化到正确的费米-狄拉克分布。(3)(2)中的项导致一个显式更新方案,避免了数值上繁琐的迭代过程。这显著提高了计算效率。(4)推导出显式更新项以考虑载流子泄漏到非限制态,这些项将体材料和SQW种群热化到一个共同的准平衡费米-狄拉克分布。(5)包括俄歇复合和价带吸收。 该模型通过与解析带填充计算的比较、SQW光学增益谱和光子晶体激光器的仿真进行了验证。
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