شبيه سازي و بهينه سازي بهره در ليزرهاي نيمه هادي چاه كوانتومي

Simulation and Optimization of Optical Gain in Quantum- Well Semiconductor Lasers

فن آوري هاي جديد پمپاژ كريستال ياقوت به كار رفته در غني سازي بوسيله ديودهايي ليزري در طول موج نزديك 850 نانومتر يا ديود ليزري GaAs انجام مي شود. به همين منظور آرايش ديودهاي ليزري در اطراف كريستال ياقوت و كنترل دما و افزايش بهره اپتيكي در ديودهاي ليزري از اهميت ويژه اي برخوردار است . در اين مقاله يك بررسي نظري در باره مشخصات ليزر چاه كوانتومي انجام شده است . سطوح انزژي زير باندهاي تشكيل شده در باندهاي هدايت و ظرفيت چاه كوانتومي به كمك معادله ويژه مقداري جرم مؤثر با مدد جويي از روش هاي عددي همچون روش عددي نيوتن محاسبه شده است . دستگاه مادي كه در اينجا مورد نظر ماست دستگاه چاه كوانتومي GaAs در ميان لايه هاي سدي AlGaAs است . سطوح شبه فرمي وابسته به آرايش زير باند هاي كوانتومي و ميزان بار تزريقي نيز بدست آمده است . نمودار بهره اپتيكي براي درصدهاي متفاوتي از آلومينيوم در لايه هاي سدي ،با در نظر داشتن اثر واهلش درون باندي ، و عرض چاه كوانتومي در محدوده 7,5 تا 8,5 نانومتر شبيه سازي شده است

In this paper we try to find important parameters of a Quantum well laser. Subband energy levels of conduction and valance band is being calculated using effective mass equation and numerical methods (such as Newton method).Here material chosen for the active region is a GaAs quantum well layer surrounded by an AlGaAs barrier layers. Also, Quasi-Fermi levels depending on carrier injection level has been calculated. Gain versus energy is simulated considering the gain broadening intraband relaxation effect. Gain is sketched for different values of Aluminum percentage and quantum well layer width from 7.5 to 8.5 nanometers. Those Results can be used to improve our theoretical view about effective parameters in a quantum well laser and how they should be considered in a quantum well laser design based on our needs.