論文の概要: Sensitive dependence of the linewidth enhancement factor on electronic
quantum effects in quantum cascade lasers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09222v1
- Date: Tue, 19 Jul 2022 12:15:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 13:10:14.527247
- Title: Sensitive dependence of the linewidth enhancement factor on electronic
quantum effects in quantum cascade lasers
- Title（参考訳）: 量子カスケードレーザーにおける線幅増強因子の電子量子効果に対する感度依存性
- Authors: Martin Franckie, Mathieu Bertrand, Jerome Faist
- Abstract要約: 線形拡張係数 (LEF) は半導体レーザーの振幅と位相変動の結合を記述する。
我々は、非平衡グリーン関数モデルを用いて、LEFを計算するための一般的なスキームを導入する。
また,LEFの正確なシミュレーションには,多体効果,非共鳴遷移,分散(Bloch)ゲイン,反回転項,強度依存遷移エネルギー,高精度サブバンド分布が重要であることも確認した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The linewidth enhancement factor (LEF) describes the coupling between
amplitude and phase fluctuations in a semiconductor laser, and has recently
been shown to be a crucial component for frequency comb formation in addition
to linewidth broadening. It necessarily arises from causality, as famously
formulated by the Kramers-Kronig relation, in media with non-trivial dependence
of the susceptibility on intensity variations. While thermal contributions are
typically slow, and thus can often be excluded by suitably designing the
dynamics of an experiment, the many quantum contributions are harder to
separate. In order to understand and, ultimately, design the LEF to suitable
values for frequency comb formation, soliton generation, or narrow laser
linewidth, it is therefore important to systematically model all these effects.
In this comprehensive work, we introduce a general scheme for computing the
LEF, which we employ with a non-equilibrium Green's function model. This direct
method, based on simulating the system response under varying optical
intensity, and extracting the dependence of the susceptibility to intensity
fluctuations, can include all relevant electronic effects and predicts the LEF
of an operating quantum cascade laser to be in the range of 0.1 - 1, depending
on laser bias and frequency. We also confirm that many-body effects,
off-resonant transitions, dispersive (Bloch) gain, counter-rotating terms,
intensity-dependent transition energy, and precise subband distributions all
significantly contribute and are important for accurate simulations of the LEF.
- Abstract（参考訳）: ライン幅拡大係数(lef)は半導体レーザの振幅変動と位相ゆらぎの結合を記述しており、最近はライン幅拡大に加えて周波数コム形成の重要な要素となっている。
それは必然的に因果関係から生じ、クラマースとクローニッヒの関係で定式化され、メディアは強度の変動に対する感受性の非自明な依存を持つ。
熱的貢献は一般的に遅く、実験のダイナミクスを適切に設計することで除外されることが多いが、多くの量子的貢献は分離が難しい。
LEFを周波数コム形成、ソリトン生成、あるいはレーザーの細い直線幅に適した値に設計するためには、これらの効果を体系的にモデル化することが重要である。
この包括的研究では、非平衡グリーン関数モデルを用いて、LEFを計算するための一般的なスキームを導入する。
この直接法は、様々な光強度の下で系の応答をシミュレートし、強度変動への感受性の依存を抽出することにより、関連するすべての電子効果を含み、レーザーバイアスと周波数に依存する0.1〜1の範囲の動作量子カスケードレーザーのLEFを予測する。
また,多体効果,非共振遷移,分散(Bloch)ゲイン,反回転項,強度依存遷移エネルギー,高精度サブバンド分布などが,LEFの正確なシミュレーションに重要であることも確認した。
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