光學雙穩態器件光學雙穩態器件

光學雙穩態器件可能成為全光邏輯和計算機中的關鍵元件。發展半導體光學雙穩態器件的目標是小型化、快速、低功率和高溫工作。利用純GaAs體材料做的光學雙穩態器件室溫下工作時要求光脈沖高達10kW，而利用超晶格和量子阱結構的激子飽和吸收做的光學雙穩態器件要求的輸入功率僅在100mW以下。

D.A.B.Miller等人提出了一種新型的混合的光學雙穩態開關器件，它可在更小的光功率下工作，稱為自光效應器件（SEED）。2自光電效應器件結構3自光電效應器件的外接線路圖改變外電路電壓和電阻可以使開關的啟動功率和開關時間在較大范圍內變動。4量子阱超晶格光電接收器量子阱或超晶格的導帶或價帶中的子能帶之間及子能帶和連續態之間的躍遷可以利用來做成量子阱紅外光電接收器（QWIP）。量子阱紅外光電接收器的能帶圖56光子晶體光子與電子信息產業的發展要求得到微型化和高速化的集成回路，電子產業發展的極限使人們提出了用光子作為信息載體代替電子的設想。同電子的特性相比，光子的運行速度遠高于電子的運行速度，頻帶寬(可達到幾十兆兆赫茲)，光子是電中性粒子，沒有相互作用，因此能耗低，非電子性抗干擾能力強，光子具有頻率和偏振等多重信息，因此具有更高的信息容量。要實現集成光路的關鍵是必須制造出像適合集成電路的半導體材料那樣適合集成光路的材料——光子晶體。7電子與光子有本質的不同，如表1所示，電子是自旋為1P2的費米子，而光子是自旋為1的玻色子，電子是標量波，而光子是矢量波，電子之間有相互作用，而光子之間沒有，電子服從薛定諤方程，而光子服從的是麥克斯韋方程。但作為基本的物質粒子，電子和光子皆有波粒二象性，只是電子更趨向于粒子性，光子更趨向于波動性。89但它們在很多方面還是有很多相似之處，如二者在自由空間為平面波，在周期約束空間為布洛赫波等。這也為二者在約束結構或周期性結構中呈現相似性質提供了可能。10原子、光子原子和光子分子原子由原子核和繞核運動的電子構成，電子按軌道能級排列，有S軌道，P軌道等，軌道之間的電子發生躍遷可以產生尖銳原子譜線。當兩個原子結合組成類H+2分子時，由于外層電子的電子云發生重疊(此時對原子最外層的價電子影響較大，對內層電子的影響可以忽略)，原子軌道能級重新組合，形成反鍵軌道和成鍵軌道，分別相對于原來的原子能級有一個能量上升和下降的趨勢。因此原子在組成分子的過程中，能級是要發生分裂的，而且能級分裂的大小與原子間距有關，一般隨原子間距減小而增大。而且當原子有多個價電子存在時，分裂為多個能級。11大量的原子按一定的空間排布結合在一起組成晶體。在這些結構中，原子是有規則排列的，價電子不再專屬于某個原子，而是在晶體中做共有化運動，因此原子的某些分立的能級形成由一定能量范圍內準連續分布的能級組成的能帶，相鄰兩個能帶之間可能存在一定的能量區間，稱為能隙。電子不能在能隙中存在，只能在能帶間跳躍。日本日亞（Nichia）公司1997年實現了410nm連續工作10000h的GaN基藍光LDInGaN多量子阱激光器的結構圖12光纖通訊中半導體激光器及大功率半導體激光器

應變量子阱材料半導體光放大器（SLA）具有寬且平的增益譜，易集成，低損耗，體積小，價格便宜等優點，最重要的應用是波長轉換器，實現靈活的波長路由。此外，還希望用其作為光傳輸系統中1310nm窗口的功率放大器，線路放大器和前置放大器