مدلسازی لیزرهای ترانزیستوری نانوساختار برای ارتقای پهنای باند و مشخصه های آن ها

مدولاسیون مستقیم لیزرهای نیمه هادی کاربرد زیادی در مخابرات نوری دارد. با این وجود به دلیل محدودیت پاسخ فرکانسی در مدولاسیون مستقیم، امکان مدوله ی بیشتر از 10 گیگاهرتز وجود ندارد. بدین منظور طراحی لیزری با پهنای باند مدولاسیون بالا در نرخ بیت های بالا بسیار مهم است. که لیزر ترانزیستوری گزینه ی مناسبی برای این منظور می باشد. در این پایان نامه تمرکز بر فهم فیزیکی و پیش بینی عملکرد لیزرهای ترانزیستوری است. مدل مورد نظر با الحاق خواص ترانزیستور بر دینامیک لیزر، عملکرد آن را پیش بینی می کند. که با نوشتن معادلات پیوستگی برای ناحیه ی بیس ترانزیستور npn و هم چنین روابط مکانیک کوانتومی تسخیر و رهایش حامل ها درون ناحیه ی چاه کوانتومی و معادلات نرخ عملکرد لیزر را پیش بینی می کند. بیان تحلیلی پارامترهای dc و ac در آرایش امیتر مشترک و بیس مشترک انجام شده است. آرایش بیس مشترک (بیشتر از 40 گیگاهرتز) پاسخ بهتری نسبت به آرایش امیتر مشترک (تقریباً 20 گیگاهرتز) دارد. هم چنین آثار چاه کوانتومی بر پهنای باند مدولاسیون مورد بررسی قرارگرفته است که در چند چاه کوانتومی پهنای باند بیشتری نسبت به حالت تک چاه کوانتومی داریم ولی این حالت نیز محدود می باشد چرا که به علت توزیع شیبدار و یکنواخت نبودن توزیع حامل ها درون بیس برای همه ی چاه ها یکسان نیست. در این پایان نامه هدف ارتقای مشخصه های اپتیکی و الکتریکی لیزرهای ترانزیستوری نانوساختار می باشد. معادلات حاکم بر لیزرهای ترانزیستوری با ساختار های مختلف اعم از کپه ای ، تک چاه کوانتومی و چند چاه کوانتومی ارائه شده است. مشخصه های پهنای باند و سوئیچینگ این ساختار ها با هم مقایسه و ساختار بهینه ارائه خواهد شد.