25、激光对体半导体能带的主要基本效应及FBG传感器布拉格波长光谱轮廓扩展控制

激光对体半导体能带的主要基本效应及FBG传感器布拉格波长光谱轮廓扩展控制

激光对体半导体能带的主要基本效应

研究背景与问题提出

长期以来，“外部电磁场对晶体中电子态和光谱的影响”这一问题备受关注。77年前，L.D. Landau开启了对该问题的研究，他考虑了与时间无关的磁场情况；随后，不同学者陆续研究了与时间无关的电场情况、线性极化电磁波情况以及圆极化激光与纤锌矿结构半导体相互作用的情况。然而，非线性极化波与闪锌矿结构体半导体的实对称能带相互作用这一“最后”未解决的情况，由于轻 - 重空穴（l - h）简并带来的数学复杂性，以及哈密顿量对时间反演不具有不变性等因素，一直悬而未决。

研究方法与理论推导

本文运用原子单位制，采用Kane能带理论中的电子布洛赫波函数。通过含时薛定谔方程，结合特定的哈密顿量：
[
\begin{align }
H(t)&\equiv H_0 + H_{int}(t)\
H_0&\equiv \frac{\hat{P}^2}{2m}+V(\vec{r})\
H_{int}(t)&\equiv \frac{-e}{m}\vec{A}(t)\cdot\hat{P}+\frac{e^2}{2m}\vec{A}^2(t)+\frac{-e\hbar}{2m}\vec{\sigma}\cdot(\nabla\times\vec{A}(t))
\end{align }
]
其中，(m)、(-e)、(\hat{\vec{P}})和(\hat{\vec{\sigma}})分别为电子的质量、电荷、动量和自旋算符，(V(\v