پ۲۴۱۵۳
per
طراحی و تحلیل یک لیزر میکرودیسک مبتنی بر چاه کوانتوم چندگانه همراه با یک موجبر خروجی در طول موج 55/1 میکرومتر
نیما شریفی
: تبریز
، ۱۳۹۹
۷۴ص
+سی دی
کارسناسی ارشد
مهندسی فوتونیک گرایش مهندسی نانوالکترونیک
۱۳۹۹/۱۱/۲۱
لیزر¬های میکروکاواک نیم رسانا، بعلت قیمت تمام شده¬ پایین، فاکتور کیفیت بالا، جریان آستانه¬ی پایین، توان مصرفی پایین و قابلیت مجتمع سازی آسان می¬توان به عنوان یک منبع نوری ایده¬آل در مدارات مجتمع نوری و سیستم¬های مخابرات نوری مورد استفاده قرار گیرند. در لیزر میکرودیسک حاوی چاه¬های کوانتومی چندگانه طراحی ساختار و جنس عناصر تشکیل دهنده¬ی آن می¬توانند بر روی ضرایب کیفیت نور خروجی و قدرت خروجی لیزر تاثیرگذار باشند. در طرح پیشنهادی ساختار لیزر میکروکاواک نیم رسانا مبتنی بر چاه کوانتومی چندگانه (MQW) در طول موج 55/1 میکرومتر که بر روی بستری از جنس GaAs قرار دارد مورد بررسی قرار می¬دهیم. به منظور بهبود کارایی لیزر در طول موج مخابراتی شکل کاواک لیزر را به شکل دایره¬ای (میکرودیسک) انتخاب و فاکتور کیفیت لیزر را بر حسب قطر کاواک (d) و عرض موجبر خروجی (w) لیزر مورد بررسی قرار داده¬ ایم. با طراحی بهینه¬ی مواد و ابعاد ساختار پیشنهادی لیزر، تلاش شده است که بهترین مقدار برای فاکتور کیفیت لیزر حاصل گردد. همچنین لیزر پیشنهادی دارای یک موجبر خروجی است که تلاش شده است با طراحی بهینه¬ی این موجبر از لحاظ موقعیت و اندازه بیشترین خروجی جهت¬دار از لیزر ساطع گردد. با بهینه¬سازی مواد و ساختارهای گوناگون کاواک و موجبر خروجی، این کار را برای لیزر میکروکاواک دیسکی نیم رسانا که در طول موج 55/1میکرومتر بر بستر GaAs که زیر لایه¬هایی از جنس InP و AlSb قرار دارد بررسی کرده ایم. در حالتی با زیر لایه¬ی InP بالاترین میزان ضریب کیفیت نور خروجی مربوط به لیزر میکروکاواک دیسکی به قطر 14 میکرومتر و عرض موجبر 1 میکرومتر بود که این در حالت دیگر و با استفاده از زیر لایه¬ی AlSb به لیزر میکروکاواک دیسکی نیم رسانا با قطر 12 میکرومتر و عرض موجبری 5/0 میکرومتر تغییر کرده است. همچنین لازم به ذکر است این کار با استفاده از روش تفاضل محدود حوزه¬ی زمان (FDTD) محاسبه و تحلیل¬های مبتنی بر این روش با نرم¬افزارهای رایج اپتیکی بویژه لومریکال انجام گرفته اند
microcavity Semiconductor lasers can be used as an ideal light source in integrated circuits and optical telecommunication systems due to there low cost, high quality factor, low threshold current, low power consumption and easy integration capability. In multi quantum wells microdisk lasers, the design of the structure and the material can affect the quality factor of output light quality and laser output power.In the proposed design, we study the structure of a semiconductor microdisk laser based on multiple quantum well (MQW) at a wavelength of 1.55 μm on a GaAs substrate. In order to improve the efficiency of the laser in the telecommunication wavelength, we have selected the shape of the laser cavity in a circular shape (microdisk) and examined the laser quality factor in terms of the cavity Diameter (d) and the width of the laser output waveguide (w). In the proposed design, with the optimal design of the materials and dimensions of the laser structure, an attempt has been made to obtain the best value for the laser quality factor.The proposed laser also has an output waveguide that will try to emit the most directional output laser light with the optimal design of this waveguide in terms of stucture and size. By optimizing the various materials and structures of the cavity and the output waveguide, we have investigated this for the semiconductor microdisk laser, which has a wavelength of 1.55 μm on the GaAs substrate under layers of InP and AlSb.In the case with the InP substrate, the highest light quality factor was related to the microdisk laser with a Diameter of 14 μm and the waveguide width of 1 μm, which in the other case, using the AlSb substrate to the semiconductor microdisk laser with a Diameter of 12 μm And the width of the waveguide has changed by 0.5 μm.It should also be noted that this work is calculated using Using the three-dimensional finite-difference time-domain (3D FDTD) method, the Quality factor of laser output light will be investigated and analyzed. Calculations and analyzes based on this method will be performed with common optical software, especially Lumerical.
Numerical analysis of Quality Factor for microdisk laser based on GaAs at wavelength 1550 nm
شریفی ،
نیما
، تهيه کننده
واحد،
باغبان ،
حمید
حامد
، استاد راهنما
، استاد مشاور
تبریز
