بررسی و شبیه سازی مشخصه های سیگنال کوچک لیزر نقطه کوانتومی ingaas/gaas

در این پایان نامه ما مشخصه های سیگنال کوچک و دینامیکی لیزرهای نقطه کوانتومی خود سامانی را شبیه سازی می کنیم، فرض اولیه ما بر این است که درون نقطه کوانتومی فقط یک تک تراز پایه الکترون و حفره وجود دارد. با در نظر گرفتن پهن شدگی غیر همگن بهره اپتیکی، معادلات آهنگ لیزر نقطه کوانتومی را با استفاده از روش رانگ- کوتاه مرتبه چهار حل می کنیم. ما افزایش در پهنای باند مدولاسیون و فرکانس نوسانی واهلش با کاهش پهن شدگی غیر همگن را نشان دادیم. پدیده لیزردهی دو حالته در لیزرهای نقطه کوانتومی خود سامانی به راحتی مشاهده شده است. اثر آهنگ واهلش درون ترازی و طول کاواک بر عملکرد لیزردهی دو حالته لیزر نقطه کوانتومی بر مبنای مدل معادلات آهنگ پایه بررسی شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که برای طول کاواک بهینه، جریان آستانه لیزردهی تراز پایه افزایش تقریبا خطی با طول عمر واهلش درون ترازی دارد. یک روش ممکن نسبی برای تخمین طول عمر زمان واهلش درون ترازی که در آن اندازه گیری مستقیم مشکل است، تهیه شده است. بعلاوه واهلش درون ترازی سریعتر برای لیزردهی تک مد حالت پایه مناسب است و منجر به احتمال اشغال حامل لایه ترکننده کمتر و کارایی گیراندازی حالت پایه نقطه کوانتومی بزرگتر می شود. در مقابل، اثر لیزردهی دو حالته وابستگی محکمی به طول کاواک دارد. ما یک آنالیز کامل برای تاثیر واهلش درون ترازی و طول کاواک بر پاسخ مدولاسیون لیزر نقطه کوانتومی ingaas/gaas با استفاده از مدل معادلات آهنگ را نمایش داده ایم. همچنین، دینامیک بهره اپتیکی در نقاط کوانتومی نیمه رسانا در نظر گرفته شده است. عبارات تحلیلی ساده ای بدست آمده است، که مستقیما در ارتباط با پاسخ دینامیکی لیزر برای آهنگ های واهلش درون ترازی و گیراندازی هستند. اثر وجود و حرکت حفره در تراز ظرفیت و از بین رفتن حفره طیفی در مجموعه نقطه کوانتومی بطور کمی مدنظر قرار گرفته شده است. آنالیز ها نشان می دهد که واهلش درون ترازی محدودیت اساسی در دینامیک ایجاد می کند و امتیاز هایی در روش های دستیابی به مشخصه های مدولاسیون بهبود یافته لیزر نقطه کوانتومی تحمیل می کند. استفاده از لیزر های نقطه کوانتومی حالت برانگیخته برای مدولاسیون مستقیم سرعت بالا نشان داده شده است. مقایسه مستقیم لیزرها با استفاده از حالت پایه و برانگیخته مواد لیزری یکسان، افزایش دو برابری در پهنای باند محدود شده با فاکتور k را نشان می دهد. این مربوط به افزایش در بهره اشباع و کاهش زمان پراکنندگی حامل تراز برانگیخته در مقایسه با تراز پایه است.