طراحی و شبیه سازی لیزر نیمه هادی توان بالای vecsel

در سال های اخیر لیزرها جای خود را در بسیاری از کاربردهای پزشکی و مهندسی باز کرده اند. در این بین لیزرهای نیمه هادی به دلیل ویژگی های خاص خود از اهمیت ویژه ای برخوردارند. پایان نامه ابتدا به تئوری لیزر می پردازد و سپس دو نوع لیزر نیمه هادی را مورد بررسی قرار می دهیم، که عبارتند از لیزر وی سل و لیزر وکسل. این لیزرها از نوع انتشار از سطح می باشند. البته تمرکز بیشتر همان طوری که از موضوع پایان نامه نیز مشخص است، بر روی لیزر وکسل می باشد. اما به دلیل اینکه ایده ی اصلی وکسل از لیزر وی سل گرفته شده است، بنابراین لازم است که در مورد لیزر وی سل، ساختار و مزیت های آن بحث شود. همچنین مزیت هایی که در مورد لیزر وی سل گفته می شود در مورد وکسل نیز وجود دارد، و در واقع وکسل می تواند مزایای لیزرهای انتشار از لبه و وی سل را همزمان داشته باشد. در فصل اول پایان نامه مطالبی در مورد تئوری لیزر گفته می شود. در ادامه پیشینه و کارهای انجام شده در زمینه لیزر و کاربردهای آن گنجانده شده است و چالش های مختلف آن بررسی می شود. در فصل دوم مبانی، روش ها و مواد استفاده شده در طراحی لیزر و همچنین ساختار وکسل و روابط آن به طور دقیق بررسی شده است. بحث مربوط به نرم افزارها و قابلیت های آن ها در شبیه سازی نیز در این فصل می باشد. نرم افزارهای استفاده شده عبارتند از اپتی ویو و لومریکال، که در مورد هر یک از آن ها توضیحاتی داده شده است. ولی به دلایلی که در متن پایان نامه نیز اشاره شده اپتی ویو برای کاربرد ما مناسب نیست، بنابراین از لومریکال استفاده شده است. لومریکال سیستم چهار ترازه ای را در اختیار قرار می دهد که برای شبیه سازی لیزر مناسب می باشد. البته جزئیات این مدل در متن پایان نامه آورده شده است. مطالب فصل سوم شامل طراحی و لایه بندی آینه های توزیع شده ی براگ و ناحیه ی فعال و کوانتوم ول ها در نرم افزار می باشد. لیزر های وی سل و وکسل طراحی شده در طول موج 3/1 پمپ می شوند، و در طول موج 55/1 انتشار می یابند. در ادامه نتایج حاصل از شبیه سازی و نمودارهای خروجی مورد تجزیه و تحلیل و مقایسه قرار می گیرد. نمودارهای خروجی نیز شامل طیف خروجی، میدان و توان خروجی می باشد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی می تواند ما را برای طراحی های دیگر نیز سوق دهد. برای مثال می توان محدودیت های گرمایی و روش های دفع حرارتی را نیز به سیستم افزود و نتایج حاصل از آن ها را مشاهده کرد. بنابراین با طراحی و شبیه سازی لیزری که بتواند تمام جنبه ها و محدودیت ها را در نظر بگیرد، می توان به نتایج در سطح آزمایشگاهی نیز امیدوار بود و طراحی ها را در سطح آزمایشگاهی نیز مورد بررسی و تحلیل قرار داد.