Abstract

A population inversion study of GaAs/Al<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As three-quantum-well quantum cascade structures is presented. We derive the population inversion condition (PIC) of the active region (AR) and discuss the PICs on different structures by changing structural parameters such as the widths of quantum wells or barriers in the AR. For some instances, the PIC can be simplified and is proportional to the spontaneous emission lifetime between the second and the first excited states, whereas some other instances imply that the PIC is proportional to the state lifetime of the second excited state.

© 2013 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).
  2. B. S. Williams, Nat. Photon. 1, 517 (2007).
  3. R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).
  4. W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
  5. T. Lofler, T. Bauer, K. J. Siebert, H. G. Roskos, A. Fitzgerald, and S. Czasch, Opt. Express 9, 616 (2001).
  6. Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).
  7. D. Graham-Rowe, Nat. Photon. 1, 75 (2007).
  8. T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).
  9. E. J. Roan and S. L. Chuang, J. Appl. Phys. 69, 3249 (1991).
  10. P. Harrison, App. Phys. Lett. 75, 2800 (1999).
  11. J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).
  12. D. Ahnand S. L. Chuang, Phys. Rev. B 37, 2579 (1998).

2010 (1)

T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).

2009 (1)

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

2007 (3)

B. S. Williams, Nat. Photon. 1, 517 (2007).

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

D. Graham-Rowe, Nat. Photon. 1, 75 (2007).

2002 (1)

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

2001 (1)

1999 (1)

P. Harrison, App. Phys. Lett. 75, 2800 (1999).

1998 (2)

D. Ahnand S. L. Chuang, Phys. Rev. B 37, 2579 (1998).

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

1996 (1)

J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).

1991 (1)

E. J. Roan and S. L. Chuang, J. Appl. Phys. 69, 3249 (1991).

A.Webb, R.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Bauer, T.

Beere, H. E.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Beltram, F.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Califano, Marco

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Capasso, F.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Chuang, D. Ahnand S. L.

D. Ahnand S. L. Chuang, Phys. Rev. B 37, 2579 (1998).

Chuang, S. L.

E. J. Roan and S. L. Chuang, J. Appl. Phys. 69, 3249 (1991).

Coulson, I. M.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Cullis, A. G.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Czasch, S.

Davies, A. G.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Dent, W. R. F.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Diehl, L.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Fitzgerald, A.

Fonstad, C. G.

J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).

Go, R.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Graham-Rowe, D.

D. Graham-Rowe, Nat. Photon. 1, 75 (2007).

Greaves, J. S.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Harrison, P.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

P. Harrison, App. Phys. Lett. 75, 2800 (1999).

Holland, W. S.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Hu, Q.

J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).

Iotti, R. C.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

K.Gear, Walter.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Kelsall, Z. Ikonic R. W.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Klimeck, G.

T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).

Kohler, R.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Kubis, T.

T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).

Linfield, E. H.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Lofler, T.

Lyakh, A.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Maulini, R.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

McCarthy, C.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Mehrotra, S. R.

T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).

Murdin, B. N.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Patel, C. K. N.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Paul, D. J.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Pflugl, C.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Phillips, P. J.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Pidgeon, C. R.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Ritchie, D. A.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Roan, E. J.

E. J. Roan and S. L. Chuang, J. Appl. Phys. 69, 3249 (1991).

Robson, I.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Roskos, H. G.

Ross, I. M.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Rossi, F.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Siebert, K. J.

Smet, J. H.

J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).

Townsend, P.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Tredicucci, A.

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

Tsekoun, A.

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

Vinh, N. Q.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Walther, D. M.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Williams, B. S.

B. S. Williams, Nat. Photon. 1, 517 (2007).

Zhang, J.

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

Zuckerman, B.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

App. Phys. Lett. (1)

P. Harrison, App. Phys. Lett. 75, 2800 (1999).

Appl. Phys. Lett. (2)

T. Kubis, S. R. Mehrotra, and G. Klimeck, Appl. Phys. Lett. 97, 261106 (2010).

R. Maulini, A. Lyakh, A. Tsekoun, R. Go, C. K. N. Patel, C. Pflugl, L. Diehl, and F. Capasso, Appl. Phys. Lett. 95, 151112 (2009).

J. Appl. Phys. (2)

E. J. Roan and S. L. Chuang, J. Appl. Phys. 69, 3249 (1991).

J. H. Smet, C. G. Fonstad, and Q. Hu , J. Appl. Phys. 79, 9305 (1996).

Nat. Photon. (2)

B. S. Williams, Nat. Photon. 1, 517 (2007).

D. Graham-Rowe, Nat. Photon. 1, 75 (2007).

Nature (2)

R. Kohler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield, A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, and F. Rossi, Nature 417, 156 (2002).

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A.Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Walther, W. R. F. Dent, Walter. K.Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).

Opt. Express (1)

Phys. Rev. B (2)

Marco Califano, N. Q. Vinh, P. J. Phillips, Z. Ikonic R. W. Kelsall, P. Harrison, C. R. Pidgeon, B. N. Murdin, D. J. Paul, P. Townsend, J. Zhang, I. M. Ross, and A. G. Cullis, Phys. Rev. B 75, 045338 (2007).

D. Ahnand S. L. Chuang, Phys. Rev. B 37, 2579 (1998).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.