مدل سازی و بهینه سازی لیزرهای کاواک کریستال فوتونی با ساختار نقطه کوانتومی

در این تحقیق ساختار نوارهای انرژی نقاط کوانتومی با در نظر گرفتن جهت رشد (111) را با حل معادله شرودینگر مورد بررسی قرار می دهیم و تاثیر تغییرات شعاع و ارتفاع نقاط کوانتومی را روی انرژی گذار بین باندی و همچنین تاثیر آنها روی انتگرال همپوشانی پوش توابع موج الکترون و حفره را محاسبه می کنیم. بعد از آن کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی مورد بررسی قرار می گیرد که طیف انعکاس آینه ها محاسبه می گردد و به عنوان کاواک لیزر در نظر گرفته می شود. در ادامه لیزرهای نیمه هادی مخابراتی مبتنی بر نقاط کوانتومی خودآرای ناهمگون inas/inp در جهت رشد (111) در طول موج 1/55 میکرو متر با در نظر گرفتن حالت پایه و برانگیخته و لحاظ کردن اثرات ساختاری ناشی از فرآیند ساخت نظیر پهن شدگی غیر همگن بهره و اثرات محیطی نظیر درجه حرارت یا پهن شدگی همگن و لحاظ کردن دونوع کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی و فابری پرو با استفاده از معادله نرخ رفتار لیزر مدل سازی می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد با افزایش جریان تزریقی وقتی کانال واهلش مستقیم از تراز وتینگ به تراز پایه در نظر گرفته می شود، اثر اشباع حالت پایه دیده نمی شود، همچنین لیزردهی حالت برانگیخته در طول موج 1.42 میکرو متر ظاهر می شود. در ادامه با بررسی تعداد لایه های نقطه کوانتومی بر عملکرد لیزر، متوجه می شویم با افزایش تعداد لایه های نقطه کوانتومی باعث افزایش کارایی کوانتومی می گردد، ولی در عوض باعث افزایش جریان آستانه می شود. نتایج مقایسه تاثیر کاواک فابری پرو و کاواک فوتونیک کریستال بر عملکرد لیزر نشان می دهد، با طراحی مناسب کاواک فوتونیک کریستال تک بعدی می توان با کاهش تعداد مود های کاواک و کاهش جریان آستانه به حالت بهینه ای برای بهبود مشخصات استاتیک و دینامیک لیزر رسید