對重組而發射電磁輻射的典型帶間半導體激光器不同，QCLs是單極的，激光發射是通過在半導體多量子阱異質結構的重復堆棧中使用子帶間躍遷實現的。這個想法是由R.F. Kazarinov和R.A. Suris在1971年的論文“用超晶格在半導體中放大電磁波的可能性”中提出的。在塊狀半導體晶體中，電子可能占據兩個連續能帶中的一個——價帶，其中大量填充著低能電子；導帶，其中少量填充著高能電子。這兩個能帶被一個帶隙隔開，在這個帶隙中沒有允許電子占據的狀態。傳統的半導體激光二極管，當導帶中的高能量電子與價帶中的空穴重新結合時，通過單個光子發出光。因此，光子的能量以及激光二極管的發射波長由所使用的材料系統的帶隙 ...

工程器件，其電磁輻射是通過超晶格量子阱[1]內能級間的子帶間躍遷來實現的。自1994年首次實驗演示以來，QCL技術得到了巨大的發展。這些性能水平是結構設計、材料質量和制造技術不斷改進的結果[3-5]。目前，它正在成為中紅外(中紅外)和太赫茲(太赫茲)頻率范圍內的激光源，并在氣體傳感、環境監測、醫療診斷、安全和國防[6]中有許多應用。西北大學量子器件中心(CQD)的目標是推進光電技術，從紫外到太赫茲光譜區域。這包括基于III-V半導體的許多不同技術的發展[7,8]。自1997年以來，CQD在量子級聯激光器QCL的發展上投入了相當大的努力，特別是在功率、電光轉換效率(WPE)、單模操作、調諧和光束 ...

R)光譜基于電磁輻射(例如γ射線)衰減的方法，X射線和中子成像)和基于電學的方法。上述每種方法都有優點和局限性。雖然NMR、γ射線、X射線和中子成像具有高分辨率，但由于對大樣本成像需要大量能量，它們通常限于小樣本(從幾毫米到幾厘米，取決于設備和源強度)。此外，伽馬射線、X射線和中子成像是侵入性方法，并且由于所需的設施，主要限于實驗室。例如，中子成像(射線照相術/斷層照相術)需要中子源，例如核反應堆。相比之下，基于電的方法具有較低的空間分辨率，但是它們是非侵入性的、廉價的和快速執行的。各種基于電學的方法，例如電阻抗光譜法(EIS)和單頻交流電流測量，已用于監測非飽和水流。在水泥基材料中。在大多數 ...

人體可以反射電磁輻射。因此，優選的調制器是諧振波克爾電池。在這種情況下，一個小的非線性晶體的電容，結合一個精心選擇的電感，形成一個諧振“坦克”電路，其選擇的頻率是感興趣的調制頻率。電感/電容槽電路的諧振頻率可根據公式計算圖1.A用于高頻調制的波克爾諧振腔示意圖。B包括調制器的偏振光學原理圖。偏光器的傳輸是由施加在磷酸鈦銣(RTP)非線性晶體上的電壓決定的。C顯示器電壓(黃色)和激光脈沖序列的示波器跡顯示20 MHz調制，調制深度高。其中L和C分別表示所選電感和晶體自電容。在諧振頻率處，電路的阻抗變得幾乎無窮大，這意味著在輸入功率相對適中的情況下，可以通過電容(非線性晶體)獲得高電壓。這是非常可 ...

的相互作用。電磁輻射與磁化體的微妙相互作用已經在磁光成像中得到了很好的利用，這成為20世紀觀察磁性微觀結構的主要方法。在磁光學中，光的偏振面在反射(克爾效應)或透射(法拉第效應)時的小旋轉被用來映射磁化。磁光記錄是基于相同的效果。這種方法允許在測量過程中施加外部磁場而不影響探針，如果要研究磁化動力學，這是一個明顯的優勢。磁光技術的空間分辨率受衍射限制，但研究人員經常低估光學顯微鏡的能力:分辨率幾乎可以比波長小一個數量級。在比較不同的顯微技術時，應該記住，有用的空間分辨率是由信噪比以及光斑大小或相互作用長度決定的。定量的、“與平臺無關”的表征手段可以從作為空間頻率函數的信噪譜中獲得(例如，在具有 ...

光電傳感器1、光子到電子的轉換由于光和電的zui小單位分別可用光子和電子表示，我們可以用這些術語描述探測過程。光子通過光電傳感器轉換為電子，并以電流大小輸出。更準確的描述是，如當光子被半導體材料吸收時，半導體材料的電子從價帶激發到導帶，然后由電路讀出，作為輸出信號。有三種過程可從材料中激發出電子：光伏效應，光電導效應，光電發射效應。能夠發生光伏效應的半導體傳感器，應該由P型區和N型區組成，并且兩區相互拼接形成P-N結，如圖1.1所示。1.1光電二極管原理圖電子吸收光子后，激發到導帶上，但在價帶上留下空穴，形成了電子-空穴對。電子在材料內部向著P-N結方向擴散或漂移，zui后到達N型區，這樣在N ...

本方程所有的電磁輻射，其電場和磁場的振動方向互相垂直，傳播方向相同。由于放射物的磁場矢量是由其電場矢量明確定義的，因此偏振分析也只需考慮一個即可。假設角頻率為w的平面簡諧波以速度c在z方向上傳播,λ為波長。 電場矢量含有兩部分Ex(z,t)和Ey(z,t),它可以表示為:式中,Eox和Eoy為波振幅;δx和δy為任意相位；t為時間。這兩部分的相位差可以表示成δ=δx-δy,,其中0≤δ≤2Π。2.橢圓偏振態一般情況下，相互垂直的兩束正弦振蕩的電磁波具有相同的頻率和穩定的相位差，此時所形成的李薩如圖形是一個橢圓，因此，線偏振光和圓偏振光都可以認為是橢圓偏振光的特例。對上面的兩個公式進行運算可以得 ...

秒太赫茲頻率電磁輻射脈沖的自由空間電光采樣對于時域太赫茲波譜學、時域太赫茲成像、光子時間拉伸測量、近場太赫茲波顯微鏡和時域太赫茲量子光學具有重要意義。測量方式需要0.1-10THz帶寬的電光檢測方案，太赫茲波譜和成像的檢測閾值為~ 1V/cm，加速器和非線性太赫茲波譜的縱向電子束長度測量的動態范圍為~ MV/cm。此外，射頻(RF)、毫米(mm)和太赫茲頻率電場的電光測量在加速器的電子束診斷、等離子體物理、生物醫學傳感、激光雷達、微波集成電路和天線表征等領域是必不可少的。線性電光(EO)效應發生在非中心對稱晶體中，其中外加電場改變材料的折射率，產生偏振和相位調制，也稱為波克爾斯效應。電光效應在 ...