对于目前而言,控制快慢光的调节在全网光通信方面具有重要的作用,因其具有的相对延迟能力和存储能力,能够有效的对全网通信时信息传输速率进行控制,并且使其性能更加优越[1]。本文主要讲述用三种方法来实现快慢光的转变,电磁诱导透明技术(EIT)、相干布局震荡(CPO)和受激布里渊散射(SBS)。

1.1量子点的概念和性质

1.1.1量子点的概念

量子点由少量的原子或者原子团构成,它是一种零维的纳米半导体材料,他的三维尺度一般在1至10nm之间,一般为球形或是类球形,由于在量子点内,其电子被约束在小范围中,运动受到限制,所以量子点的局限效应显著。如图1.1,它为荧光下的量子点。

荧光下的量子点

图1.1 荧光下的量子点 

1.1.2量子点的性质

由于量子点的几何尺寸特殊,因此它具有特殊的量子性质。当粒子为纳米级尺寸时,量子点会出现下面这些效应。

(1)量子尺寸效应

由于纳米半导体材料的带宽比较大,所以他受量子尺寸效应的影响更大,晶体体积越小,那么比表面积越大,表面的束缚能就会越高,就会越高的吸收光能,即存在着量子尺寸效应,使它的吸收带逐渐蓝移,相应的荧光发射峰也在蓝移。

(2)介电限域效应

伴随着颗粒的减小,比表面积也随之增大,表面状态也将对颗粒的性质产生影响。考虑到库伦相互作用和量子点表面上修饰材料的节点常数不同,与裸露的半导体量子点相比,它们的光学性质也发生了较大变化,这就叫做介电限域效应。当能量变化时,介电限域效应引起的大于由于尺寸效应的,量子点的能级差将变小,则在它吸收光谱上就会表现为明显的红移现象。

(3)表面效应

当物质材料达到纳米量级的维度时,量子点会引起表面效应。它指的是随着量子点粒径的减小,量子点大部分的原子还是位于表面,它的比表面积反而随粒径减小而增大。由于纳米比表面积的颗粒比较大,因此表面相原子数较多,这将会导致表面原子的配位不足、不饱和键变多[5],因此这些表面原子具有着很高的活性,和其它原子结合较为容易。这种表面效应将引起纳米粒子具有很高的活性和大的表面能,我们可以将其作为氧化还原反应的中心,金属性质的纳米粒子,它的表面很容易被氧化,这使得量子点在催化领域显示出非常重要地前景。

(4)量子隧道效应

传统的元器件材料,它的物理尺寸要比电子的自由程大许多,我们所观测到的是群电子的输运行为。如果要将微电子器件进一步的细微化,一定要注重量子隧道效应。人们认为微电子技术发展的极限是100nm,主要的原因是电子在纳米尺度空间具有着明显的波动性。当电子在纳米尺度空间里运动时,它的物理线度和电子自由程相当,电子或者空穴在输运中将会出现电子的波动性,即出现量子隧道效应。如果我们要利用电子的量子效应来制造量子器件,这就要求在几个μm至几十个μm的微小区域中,要形成纳米导电区域。电子被封在纳米导电区域中,在纳米空间中,电子显现出的波动性就会产生量子限域效应。由于在纳米导电区域间出现了薄地量子垫垒,当电压较低时,将会限制电子运动在纳米尺度范围内,要想电子越过纳米势垒,就要升高电压,这将会形成费米电子海,使体系变成导电的,电子从一个量子阱穿过量子垫垒,然后进到另一个量子阱中时,就会出现量子隧道效应。

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