毕业设计（论文）-zno纳米柱无序介质中泵浦面积对局域模发射的影响

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1、存档编号赣南师范学院学士学位论文ZnO纳米柱无序介质中泵浦面积对局域模发射的影响教学学院物理与电子信息学院届别2011专业物理学学号姓名指导教师完成日期2011.5目录内容摘要1关键词1Abstract1Keyword11FDTD法的基本原理21.1Maxwell方程及其FDTD形式21.2FDTD的稳定性件51.3PML吸收边界条件61.4激励源的设置72ZnO纳米柱无序介质的结构模型和增益模型73数值模拟83.1频谱特性和光场分布93.2泵浦面积对局域模激发特性的影响104结论与讨论14参考文献16致谢17Z

2、nO纳米柱无序介质中泵浦面积对局域模发射的影响摘要：基于ZnO纳米柱制备及发光实验，本文建立ZnO纳米柱的位置和大小都是无序的二维介质结构模型，研究了无序介质中频谱特性和局域模的光场分布情况。除此之外，还分了以下几种情况研究泵浦面积对局域模激发特性的影响：改变泵浦功率从左到右依次增加两层ZnO纳米柱泵浦和单独泵浦一个局域区域；泵浦功率一定时，增加泵浦局域区域和非局域区域中ZnO纳米柱个数。得到当泵浦功率较小时，无论泵浦面积多大都不能激发局域模；不同的泵浦功率，局域模被激发所需的临界泵浦面积不同。随着泵浦功率增加，

3、光场相对强度呈递增趋势，泵浦面积不同时，被激发的局域模也不同。而泵浦非局域区域，光场分布没什么变化的结论。关键词：无序介质局域模泵浦面积受激辐射Abstract:BasedonthegrowthandphotoluminescenceexperimentofZnOnanorods,thestructuralmodeloftwo-dimensionalrandommediainwhichthecenterandradiusofZnOnanorodsarealldisorderedisconstructed,Usin

4、gZnOgainphenomenologicalmodel,thespectrumcharacteristicsandspatialdistributionofopticalfieldatsomeresonantpeakinZnOnanorodsrandommediaaresimulatednumericallybymeansofthefinitedifferencetimedomainmethod,thelocalizedmodeisfound.Theeffectofpumpareaonlaseractions

5、inZnOnanorodsrandommediawasstudiedfromfollowingaspects,changethepumpintensity,increasingthepumpsizeeverytwocolumnsfromlefttorightandonlypumpazoneoflocalizedmode.Thepumpintensityisfixed,increasingtheexcitationarea(thenumberoftheZnOnanorods)inlocalizedareaandno

6、n-localarearespectively.TheresultgivesussomeinformationaboutthedependenceofrandomlaseractionsonpumpareainZnOnanorodsactiverandommedia.Keywords:randommedialocalizedmodepumpsizesstimulatedemission171968年Letokhov首次计算了增益介质中无序光放大和光散射现象[1]。ZnO是理想的强散射和高增益的材料，并有很大的能隙

7、，室温下带隙宽度为3.37ev和激子束缚能高达60mev，使得高温下激光器低阈值的实用前景成为可能[2]。ZnO无序介质的发光特性引起了人们的广泛关注，H.CaO等人先后制备出粉末、薄膜、团簇、纳米柱多种形态ZnO材料，并在其上观察到了激光辐射现象[3-7]。高密度ZnO纳米柱阵列中，如果相应增益长度和散射平均自由程满足形成激光的要求则能形成无序激光，在ZnO纳米柱阵列中观察到了相干反馈无序激光行为,研究已发现ZnO纳米柱阵列中阈值泵浦强度与泵浦体积有关[6、8]。2003年，H.Cao工作组利用了等离子增强蒸汽

8、沉积的方法，在实验室中成功制备出了直径在20-75nm范围内的ZnO纳米柱[7]，并测试了其光学特性，但对ZnO纳米柱的发光特性的影响尚未见详细报道。本文将在H.Cao工作组开展的ZnO纳米柱制备及发光实验基础上，利用时域有限差分法[9]进一步探讨ZnO纳米柱中泵浦面积对局域模激发特性的影响。1FDTD法的基本原理FDTD（FiniteDifferenceTimeDoma