طراحی و شبیه سازی لیزر چند طول موجی با تابش عمودی از سطح با استفاده از ساختار کوانتوم آبشاری

لیزر با تابش عمودی از سطح برای اولین بار توسط پروفسورemeritus k.iga در موسسه تکنولوژی توکیو- ژاپن در سال 1977 ساخته شد. از مزایای بسیار مهم این نوع لیزرها، جریان آستانه بسیارکم و همچنین برخورداری از ساختار میکروکاواک می باشد. بیشترین استفاده این لیزر، در سیستم های مخابراتی است. گسیل سطحی و داشتن تلفات بسیار کمتر نسبت به لیزرهای گسیل لبه ای، این نوع لیزرها را بسیار محبوب ساخته است. از دیگر مزایای آن می توان به این نکته اشاره کرد که چیپ لیزر با تابش عمودی ازسطح، بسیار ارزان است، طراحی آن بسیار فشرده است و قیمت بسته بندی آن بسیار پایین تر از سایر لیزرهاست. لیزر با تابش عمودی از سطح در محدوده مادون قرمز میانی در طول موج های 2 تا 8 میکرومتر ساخته شده اند. این محدوده طول موجی به دلیل کاربردهای فراوان از جمله تشخیص گازها، کاربردهای نظامی، پزشکی و مخابرات فضای آزاد بسیار قابل توجه اند. اما ساخت لیزر با تابش عمودی از سطح در این محدوده طول موجی دارای مشکلاتی است که کارایی آنها را محدود می سازد. از این مشکلات می توان به بازتابش کم آینه ها، پهن بودن طیف بهره ناحیه فعال ومشکلات دمایی اشاره کرد. لیزهای با ناحیه فعال کوانتوم آبشاری به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که دارند گزینه ای بسیار مناسب برای محدوده مادون قرمز میانی می باشند. در این پایان نامه سعی بر ارایه ساختار جدیدی برای لیزر با تابش عمودی از سطح در این محدوده داریم. بدین منظور ساختاری مناسب برای ناحیه فعال مبتنی بر نقاط کوانتومی که بصورت همزمان دو طول موج را تولید می کند ارایه میدهیم، سپس آینه ای مناسب برای این دو طول موج طراحی می کنیم، در نهایت با محاسبه تلفات آینه ها و موجبر و با حل معادلات نرخ، توان و بهره خروجی را بدست می آوریم.