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電子正孔再結合で発生した光の進行方向
- 電子正孔再結合により発生した光の進行方向について考察します。
- 導波路内での再結合によって発生した光は導波路に沿った方向に閉じ込められ、他の方向に漏れることはないか検討します。
- 再結合する電子・正孔の波数ベクトルが光の進行方向に影響を与えるのかについて考えます。
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通常、基本的な光導波路はコアを作る材質が透明な領域で使われます。 つまり電子正孔励起の起こらないエネルギー域で使いますから、 導波路内での発光は無視できます。ただし、特別な目的のために 発光するようにしているものもあることはあります。 > では導波路内で再結合が起こる場合、導波路に沿った方向に発生した光のみが閉じ込められ、それ以外の方向に発生した光は導波路から漏れてロスとなるのでしょうか。 それ以外の方向に発生した光は物理法則的に導波路内に閉じこめられないわけですから、ロスされると思います。 >再結合する電子・正孔の波数ベクトルが関係するのかと直感的に 思いましたが、 僕もそう思うのですが．．． >よく考えるとこれは違うだろうという結論に達しました。 どういう風に考えられたのか補足して下さい。 要するに擬運動量保存則で決まるのではないでしょうか？ つまり波数ベクトル保存則。
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- leo-ultra
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> それ以外のΓ点付近の電子は僅かながらでもある方向に有限の波数を持ちますよね。 この波数ベクトルの向きが保存されるようにフォトンの進行方向が 決定されるのかと思ったのですが、どうでしょうか？ 自信がありませんが、僕も同じように考えました。 >＞導波路内での発光は無視できます。ただし、特別な目的のために ＞発光するようにしているものもあることはあります。 leo-ultraさんのおっしゃる導波路を特別な目的で発光するようにしているものもある、というのは、まさにレーザーの活性領域のことかと考えたのですが、 いえ、レーザーのようなコヒーレントな励起は考えていませんでした。 レーザーならば前の答え「導波路で発生した光はロスするのか」の答えが変わります。レーザーならば誘導放射で、種光の光導波条件を満たす光と同じような光が発生するので、その光も導波条件を満たし、ロスされません。
お礼
遅くなってしまいすみません。再度回答有難うございました。 この質問を通して大変勉強になりました。 有難うございました！
お礼
回答有難うございますm(__)m 大変参考になります。 質問の経緯を補足いたします。 現在私は半導体レーザーの仕事に携わっておりまして、活性領域での 自然発光の向きが運悪く導波路に沿っていないとその発光はロスになるんじゃないか、 だとすると導波路に沿った方向にフォトンが発生するかどうかは何が決めるのだろう… と考えていたら分からなくなったのが質問のきっかけでした。 （でも気付いたのですが、レーザー発振が始まれば誘導放出が支配的となり、 実際には自然放出光の発生はほとんど無視できるのではないかと思いました。 誘導放出の方が自然放出よりキャリア寿命がずっと短かったと記憶しています。） ＞導波路内での発光は無視できます。ただし、特別な目的のために ＞発光するようにしているものもあることはあります。 leo-ultraさんのおっしゃる導波路を特別な目的で発光するようにしているものもある、 というのは、まさにレーザーの活性領域のことかと考えたのですが、 その認識で正しかったでしょうか？
補足
発生するフォトンの進行方向が電子・正孔の波数ベクトルではないと 考えた理由について補足いたします。 直接遷移型のバンド構造を考えますと、再結合に寄与する電子・正孔対はΓ点に存在していますよね？ Γ点の波数は[000]ですので、特に方向を指示するものではありません。 Γ点の電子・正孔対が再結合するときにフォトンの発生する方向が 決まらないので、これは違うのかも知れない。 と考えたのが原因です。 ただ、もう少し考えてみたのですが、Γ点[000]と一言にいっても、 完全な波数[000]に存在できる電子はアップとダウンスピンの２個までですよね？ それ以外のΓ点付近の電子は僅かながらでもある方向に有限の波数を持ちますよね。 この波数ベクトルの向きが保存されるようにフォトンの進行方向が 決定されるのかと思ったのですが、どうでしょうか？ 全く筋違いの方向に行っていないか心配ですが…、宜しくお願いします。