بررسی، تحلیل معادلات نرخ و طراحی لیزر تابش از سطح با کاواک عمودی VCSEL مبتنی بر گریتینگ کانتراست ضریب شکست بالا HCG

لیزر VCSELلیزر تابش از سطح با کاواک عمودی است که مزایای فراوانی در مقایسه با لیزرهای تابش از لبه دارد. طول موج nm 150 برای کاربردهای مخابراتی و ارسال اطلاعات مورد نیاز است. اگرچه ساخت لیزر VCSELمبتنی بر InP هزینه ها و چیدگی های ساخت فراوان دارد، اما بهترین انتخاب ممکن برای این طول موج خواهد بود. از آن جایی که لیزر VCSELاز لایه های زوج ضریب شکست متناوب به نام رزوناتور DBR شکیل شده و نیازمند تعداد لایه های زیاد ( 30-50 لایه) برای سیدن به بازتابش بالا است. در چند سال اخیر تحقیقاتی بر روی رزوناتورها صورت گرفته و به این نتیجه رسیده شده که در صورتی که یک ماده تک لایه به صورت میله میله، که ایجاد اختلاف ضریب شکست زیاد در آن لایه را منجر می شود، در قسمت DBR الایی قرار گیرد، علاوه بر رساندن میزان بازتابش به اندازه بیش از % 99.9که در VCSEL های معمول دستیابی به آن تقریبا غیر ممکن است، میزان تعداد DBR های بالایی نیز به شدت کاهش پیدا می کند( 2-5 لایه) و دارای زایای دیگری چون کنترل قطبش، عدم انتشار مودهای عرضی و پایین آمدن هزینه های ساخت است. در این مقاله (که رگرفته از پایان نامه کارشناسی ارشد بنده است) لیزر VCSELمبتنی بر HCGطول موج nm 1550 را که بر پایه InPاست معرفی کرده و پارامترهای تجربی بدست آمده برای طراحی این مدل لیزر را ارائه کرده ایم، سپس با استفاده از تابع RCWA رم افزار متلب میزان بازتابش بر حسب طول موج این لیزر را در محدوده طول موج بررسی کردیم، سپس به بررسی معادلات نرخ لیزر VCSELپرداخته و نمودار چگالی حامل و چگالی فوتون را برای لیزر طراحی شده ارائه نموده ایم و همچنین اثرات افزایش و کاهش هر یک از پارامترها را بر روی نمودار چگالی حامل و چگالی فوتون مشاهده نمودیم، این قسمت از شبیه سازی ها با استفاده از روش حل معادلات دیفرانسیل، روش تفاضل محدود ( )FDMدر نرم افزار متلب انجام شده است.

Keywords:

لیزر , VCSEL , گریتینگ کانتراست ضریب شکست بالا , معادلات نرخ , طیف بازتابش