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Steady-state property and dynamics in graphene-nanoribbon- array lasers

Frontiers in Biology 2012年第5期7卷 527-532页

作者： Xing-Hai Zhao Guang-Cun Shan Chan-Hung Shek Institute of Electronic Engineering China Academy of Engineering PhysicsMianyang 621900China Department of Physics and Materials Science City University of Hong KongHong Kong SARChina

In this work, we present a schematic configuration and device model for a graphene-nanoribbon （GNR）-array-based nanolaser, which consists of a three-variable rate equations that takes into account carrier capture and Pauli blocking in semiconductor GNR-array lasers to analyze the steady- state properties and dynamics in terms of the role of the capture rate and the gain coefficient in GNR array nanolasers. Furthermore, our GNR-array nanolaser device model can be determined as two distinct two-variable reductions of the rate equations in the limit of large capture rates, depending on their relative values. The first case leads to the rate equations for quantum well lasers, exhibiting relaxation oscillations dynamics. The second case corresponds to GNRs nearly saturated by the carriers and is characterized by the absence of relaxation oscillations. Our results here demonstrated that GNR-array as gain material embedded into a high finesse microcavity can serve as an ultralow lasing threshold nanolaser with promising applications ranging widely from optical fiber communi- cation with increasing data processing speed to digital optical recording and biology spectroscopy.

关键词： graphene nanoribbon graphene nanoribbon laser laser theory laser model

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