凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年11月1日
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标题: 机器学习辅助外延量子点激光器发射的原位自优化
标题: In-situ Self-optimization of Quantum Dot Emission for Lasers by Machine-Learning Assisted Epitaxy
摘要: 传统优化光源发射的方法依赖于耗时的试错方法。尽管在生长过程中对光源增益介质发射进行原位优化是最理想的,但这一目标尚未实现。在这项工作中,我们将原位反射高能电子衍射(RHEED)与机器学习(ML)相结合,关联了表面重构与InAs/GaAs量子点(QDs)的光致发光(PL),这些量子点作为激光器的有源区。我们采用轻量级ResNet-GLAM模型处理RHEED数据作为输入,以实现实时处理,从而有效识别光学性能。这种方法指导了生长参数的动态优化,允许实时反馈控制来调整激光器中的量子点发射。我们在GaAs衬底上的InAs量子点成功实现了优化,在初始亚最佳生长条件下,PL强度提高了3.2倍,半高全宽(FWHM)从36.69 meV减少到28.17 meV。我们的自动化、原位自优化激光器具有5层InAs量子点,在室温下实现了1240 nm的电泵浦连续波操作,阈值电流低至150 A/cm²,其性能与通过传统手动多参数优化方法生长的样品相当。这些结果标志着向智能化、低成本和可重复的发光器件生产迈出了重要一步。
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