تحلیل و شبیه سازی یک لیزر کریستال فتونی نیمه هادی دوبعدی

بلورهای فتونی(کریستال فتونیک) از موضوعهای کاربردی و مهمی است که مانند بیشتر مباحث مربوط به فناوریهای نو، ماهیتی چندرشته ای داشته و نزدیک به دو دهه از سابقه تحقیقاتی آن می گذرد. این ساختارها که بر اساس ایده تناوب ضریب شکست و در اندازه هایی قابل مقایسه با طول موجِ طیف الکترومغناطیس ساخته می شوند، توجه پژوهشگران رشته های مختلف مهندسی از شیمی و مواد تا الکترونیک و مخابرات را به خود جلب کرده است. در این پروژه، کاربرد بلورفتونی در ساخت نمونه ای از یک لیزر نیمه هادی با ساختار حفره های هوایی در یک شبکه مثلثی دوبعدی مد نظر بوده و شبیه سازی با استفاده از نرم افزارهای متداول مهندسی مانند cst و matlab و مبتنی بر روش حوزه زمان انجام شده است. اساس کار بر مبنای آخرین نمونه واقعی ساخته شده توسط محققین موسسه تحقیقات پیشرفته علم و فناوری کُره بنا شده است. کاواک لیزری با یک حفره هوایی پر شده به عنوان نقص مرکزی در ساختارِ متناوب شبکه، مشخص می شود تا امکان دمش(پمپ) لیزر با تزریق جریان الکتریکی فراهم شود و از مزیت تزریق الکتریکی نسبت به دمش نوری در مواردی مانند توان مصرفی کمتر و حجم و ابعاد کوچکتر استفاده شود. برای اطمینان از صحت نتایج به دست آمده، نیاز به معیاری مناسب داریم که در اینجا از نتایج همان نمونه واقعی و با استناد به مراجع معتبرعلمی، برای بررسی صحت شبیه سازی ها و انجام شبیه سازیهای بعدی بهره برداری شده است. بخش عمده کار، مبتنی بر تغییر پارامتر هندسی یعنی نسبت شعاع حفره های هوایی به ثابت شبکه ساختار و با هدف بهبود مشخصه های نوری لیزر از جمله ضریب کیفیت و نحوه تمرکز میدان الکتریکی بوده و برای تطابق طرح ارایه شده با نمونه واقعی، ملاحظات کاربردی مد نظر قرارگرفته است به نحوی که ابعاد طراحی، واقعی بوده و با تغییراتی در الگوی ماسک، امکان ساخت قطعه پیشنهادی وجود دارد. فصل نخست این پایان نامه به «مقدمه ای بر بلورهای فتونی» می پردازد و سپس با «پیش زمینه های تیوری بلورهای فتونی» پی گرفته می شود. در فصل سوم «مبانی لیزرهای بلورفتونی» بیان می شود تا در فصل چهارم، «ساختار لیزر بلور فتونی نیمه هادی» واضحتر مورد بررسی قرار گیرد. در نهایت نتیجه گیری و برخی پیشنهادها برای کارهای آتی ارایه شده است.