应对未来信息处理挑战，探讨拉曼效应在硅基激光器中的应用( 九 )_：应对未来信息处理挑战

图七：谷内自由电子吸收的简图

在这一过程中，跃迁的振幅取决于吸收能量的大小，吸收的能量又与频率加倍后产生的虚部的光偏振率成正比，因此我们可以使用光偏振率来衡量吸收系数。另一方面，载流子吸收的能量与动量的平方成正比，利用带宽能量Eg及电子空穴对分布函数，可以最终推导出吸收系数表达式为[12]：

TPA（two-photon absorption）同样是非线性过程，原子一次性同时吸收两个光子，将一个电子从价带送至导带，产生一对寿命较长的电子空穴对，而不产生辐射光，从而对光产生吸收作用；此外这一过程产生的更多载流子进一步参与FCA过程，会产生额外的光损耗。在光强较小时，这一非线性过程表现不显著，而随着波导中光子数目的增多，TPA效应将逐渐增强。

除此之外，俄歇复合（Auger recombination）也是硅发光的一个阻碍。当原子中的一个内层电子被转移后，较高能级电子会直接跃迁至产生的空穴，能量除了以辐射光子的形式表现出来之外，还可以传递给处于价带上的一个电子，获得能量的价电子进一步将能量传递给声子，从而使得能量变为热能而损耗，这一过程被称作俄歇复合，它同样随着波导中载流子密度的增强而显著增强。