Microwave pumped semiconductor superlattice parametric oscillator [Elektronische Ressource] : a new subterahertz and terahertz radiation source / vorgelegt von Benjamin Ingo Stahl

Microwave-pumpedsemiconductor-superlattice parametric oscillator:a new subterahertz and terahertzradiation sourceDISSERTATIONzur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.)der Fakulta¨t fu¨r Physik der Universita¨t Regensburgvorgelegt vonBenjamin Ingo StahlJuni 2008Promotionsgesuch eingereicht am: 13.06.2008Die Arbeit wurde angeleitet von: Prof. Dr. K. F. RenkPru¨fungsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dr. G. Bali1. Gutachter: Prof. Dr. K. F. Renk2. Gutachter: Prof. Dr. W. Wegscheiderweiterer Pru¨fer: Prof. Dr. J. ZweckContentsAbstract 91 Introduction 132 Principle of the Superlattice Parametric Oscillator (SPO) 193 Theory 213.1 Electron transport in a semiconductor-superlattice . . . . . . . . . . . . 213.1.1 Superlattice structure and miniband formation . . . . . . . . . . 213.1.2 Electron motion in a static electric field . . . . . . . . . . . . . . 223.1.3 Electron motion in terahertz fields. . . . . . . . . . . . . . . . . 253.2 Theory of the SPO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2.1 Origin of gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2.2 Calculation of dynamic superlattice properties . . . . . . . . . . 283.3 Theoretical results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3.1 Parametric gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3.2 Optimum operation conditions of a subterahertz SPO . . . . . . 314 Experimental realization 374.