梁書銳

【摘要】科學技術(shù)飛速發(fā)展的新時期伴隨超薄層材料生長技術(shù)及多樣化超精準加工工藝進展，分子外延術(shù)和金屬有機化合物氣相沉淀等技術(shù)成為研究人員關(guān)注探討重點。本文通過逐步解析半導體微腔中互相作用分解產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)等形式進行討論，整合目前發(fā)展趨勢對其應用進行探討。

【關(guān)鍵詞】微腔物理；半導體；應用；探討

激光技術(shù)研制成功之前，自發(fā)式輻射發(fā)出光源廣泛應用于人們生活及學習環(huán)境中。激光研發(fā)使用后受激輻射引起研究者廣泛關(guān)注，大量研究人員將精力投入其中進行研究開發(fā)。但隨時間推移，人們潛意識認為自行發(fā)出輻射是原子處于激發(fā)狀態(tài)，其產(chǎn)生過程是一種無法進行轉(zhuǎn)變的常規(guī)反應，人們誤認為這種自行發(fā)出的輻射激光是常規(guī)既定形式，其產(chǎn)生過程無法通過科學手段進行轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)實中，自行發(fā)出輻射不是一種固定的物質(zhì)形態(tài)，而是在真空漲落過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)變使得原子之間相互作用出現(xiàn)自然反應[1]。假設在一個或者多個方向的尺度或者波長數(shù)量相同的同一個微腔內(nèi)，放置一個以原子為劑量單位的物質(zhì)，其自行產(chǎn)生的輻射本質(zhì)并沒有發(fā)生變化，或因所處在既定空間而被控制發(fā)生本質(zhì)改變，通過研究，人們將這一現(xiàn)象稱之為“腔量子電動力學”。

一、半導體微腔物理簡介

隨著科學研究對微腔物理領域及微腔效應不斷深入，微腔激光器、微腔結(jié)構(gòu)制作過程及相關(guān)性能研究成為國內(nèi)外研究焦點。微腔是又尺寸很小的諧振腔構(gòu)成，理想狀態(tài)下的微腔成正方形，次存是既定不變的。但是實際研究或者使用中，可根據(jù)實際情況適當放寬，放寬尺寸后仍可在輻射光譜區(qū)內(nèi)得到同樣的作用方式。使用與目前飛速發(fā)展的未加工技術(shù)領域。1個既定微腔規(guī)定最少有1維的規(guī)格在光波長的規(guī)定范圍級別內(nèi)。實際研發(fā)出的微腔激光器根據(jù)其使用功能，有效波長范圍也可適當調(diào)節(jié)，出現(xiàn)大于1個光波長的情況。由此得出微腔涉及范圍僅為極少數(shù)原子或光子行為，對于微腔與原子之間產(chǎn)生作用的研究，能發(fā)現(xiàn)眾多宏觀體系行為與特征差異。微腔與原子之間的相互影響也因腔量子電動力學研究成果更加容易解釋。微腔物理是一種具有獨特特點，內(nèi)容多樣，不僅有重要理論含義，又能成為高新科技研究新的出發(fā)點的交叉領域?qū)W科。不僅能根據(jù)微腔物理的開發(fā)深入了解圍觀世界量子性能這類基礎性認知，還可在最基本認知的基礎上，對全新領域進行研究探討，在今后新型技術(shù)研發(fā)領域內(nèi)產(chǎn)生重要作用[2]。比如，微腔可通過改變自發(fā)輻射速率增加合成激射膜的發(fā)出量，甚至全部轉(zhuǎn)換成激射膜，成為無闌值激光器，這樣的轉(zhuǎn)變提成過程導致激光器閉值一個甚至幾個數(shù)量等級降低反應，是帶寬數(shù)量級別得到增加，從而適應高密度光束合成。微腔激光器以及微腔激光器產(chǎn)生的2維面陣所產(chǎn)生的光源，具有成本低，效率高且高密度可大量生產(chǎn)等優(yōu)點。在光學巨平行計算、傳輸及處理等方面產(chǎn)生不能取代的作用，使其不僅可在低功率光互聯(lián)、據(jù)平行等數(shù)字光學計算領域的到應用，在多頭存儲器、二維掃描、多信道光纖通信、激光打印及信息顯示等領域得到廣泛使用，成為一個國家信息產(chǎn)業(yè)不斷進步發(fā)展的基礎，為金鉤信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

二、半導體微腔物理的應用

第一，半導體微腔物理的國內(nèi)應用現(xiàn)狀。國內(nèi)應用研發(fā)操作主要體現(xiàn)在微腔激光物理領域，比如使用速率方程對微腔激光器進行研究，對其穩(wěn)定及瞬態(tài)特征進行鑒定，另一方面，研究其在可飽和吸收狀態(tài)下，微腔激光器的自脈沖穩(wěn)定性能。實驗中研究人員對垂直腔體內(nèi)進行激光發(fā)射、圓盤形半導體內(nèi)進行激光發(fā)射、玻璃微球或者有機物質(zhì)中產(chǎn)生的微腔反應。根據(jù)需求以出現(xiàn)多種類型，不同品牌微腔激光器共同存在的現(xiàn)狀局面。這些設備因結(jié)構(gòu)，材料、波長差異，其性能用途也不盡相同[3]。微腔激光器諧振腔小，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為垂直腔表面發(fā)射型、圓盤型和微球型。根據(jù)材料不同可分為有機聚合物、摻合稀土成分的玻璃或者晶體。微腔激光器發(fā)射波長超出紅外線等可見光線范圍。各微腔部分點泵浦支持下，輸出不同性質(zhì)激光，以滿足各種需求。此外，國內(nèi)光學晶體研究領先于國際水平。國內(nèi)對于微腔物理研究尚在起步階段，研究人員培訓，隊伍建設及實驗室都在初步時期，由于具備國內(nèi)外最新設備，實驗條件是目前國內(nèi)外最先進的。國內(nèi)現(xiàn)有的實驗室條件優(yōu)越，不僅配備多臺先進設備，對于量子線及量子點等材質(zhì)也可自行制作。設備先進化對于研究起到了推進作用。當然對于研究測定方面，也具備最新技術(shù)，對于瞬態(tài)光譜、激發(fā)狀態(tài)物理功能等測試也是相當精準的。

第二，半導體微腔物理的國外應用現(xiàn)狀。綜合微腔物理是實際中的意義及作用，國內(nèi)外專家學者對于這方面的研究也在不斷加強，縱觀國內(nèi)外大型國際會議關(guān)于微腔效應的關(guān)注程度，微腔效應的研發(fā)及微腔激光器、結(jié)構(gòu)及制造、性能等方面已成為國際研究焦點。因研究結(jié)果對自身科技推動作用巨大，現(xiàn)有科學論據(jù)尚處于保密階段，國際將微腔激光物理作為研究重點，分別針對理論、實驗兩個領域入手，對各種腔量子電動學產(chǎn)生的效果進行總結(jié)分析。目前垂直腔面激發(fā)微腔激光器已研發(fā)成功，具備優(yōu)越功能，在實際中使用。根據(jù)理論定位與實驗結(jié)果相結(jié)合，成功研制出一種新型激子激光器，新型激光器是根據(jù)量子統(tǒng)計效應發(fā)生非平衡激子布局來實現(xiàn)的[4]。

綜上所述，近年來，科學研究領域成果層出不窮，不斷推動科學技術(shù)的進步和發(fā)展，人們已經(jīng)進入信息時代。電子技術(shù)及光子技術(shù)是信息技術(shù)的基本組成。光子技術(shù)會在未來通信及計算機領域未來發(fā)展中普遍應用。根據(jù)微腔物理探究能夠促進微腔激光器、光自學以及信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步，并且推動其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展進程，對光計算機、光纖通訊、信息顯示等光信息處理領域的發(fā)展有重要影響。

參考文獻：

[1]曹碩，許秀來.微腔增強發(fā)射的半導體量子點單光子源[J].物理，2014，1（11）：740-748.

[2]張瑩， 陳梅雄， 李瑩穎.光學微腔的應用和發(fā)展前景[J].激光與光電子學進展， 2015， 52（4）：11-21.

[3]陸日，許留洋，高欣.電注入橢圓微腔半導體激光器熱特性分析[J].中國激光， 2016，23（4）：42-47.

[4] 霍海燕.半導體激光器微腔光場模式特征分析[J]. 內(nèi)蒙古石油化工， 2015，1（17）：43-45.