عنوان

بررسی دینامیک حاملها در لیزر های نقطه کوانتومی

شماره

‭۱۶۹۰۸پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی دینامیک حاملها در لیزر های نقطه کوانتومی

نام نخستين پديدآور

/میثم کشیری

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: پردیس

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۵‬

نام توليد کننده

، افشاری

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

فوتونیک الکترونیک

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۳/۱۱/۱۹‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

لیزرهای نقطه کوانتومی ‮‭(QD)‬ طبقه جدیدی از لیزر دیودها را تشکیل می‌دهند که در آنها از نقاط کوانتومی به عنوان ناحیه فعال استفاده شده است و کاربردهای وسیعی را در آینده نوید می‌دهند .استفاده از نقاط کوانتومی به عنوان محیط فعال در لیزرها یک نمونه برجسته از کاربرد نانوتکنولوژی در ادوات الکترونیکی با ویژگی تجاری مطلوب می‌باشد .در این تحقیق، ساختار لیزرهای نقطه کوانتومی، فیزیک، و مشخصه‌های این نوع لیزرها، همچنین عوامل محدودکننده عملکرد این نوع لیزرها و تکنولوژی‌های کلیدی برای بهبود عملکرد آنها بیان می شود .اثر این پارامترها بر عملکرد لیزر ‮‭QD‬به وسیله حل عددی معادلات آهنگ مورد بررسی قرار گرفته است .با حل معادلات آهنگ لیزر نقطه کوانتومی ، مشخصه‌های نور-جریان آن شبیه‌سازی شده و اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد این نوع لیزرها در جهت بهینه‌سازی عملکرد آنها بررسی شده است.همیشه اختلاف آشکاری بین نتایج تئوری و آزمایشگاهی مخصوصا در جنبه‌های عملکرد دینامیکی وجود دارد .به نظر می رسداین اختلاف به اثرات اضافی مثل پهن شدگی همگن و غیرهمگن، بازترکیب تابشی و غیر تابشی، اثر تنگنای فونونی ،اثرات دمایی وغیره مربوط باشد .چگونگی تأثیر این عوامل بر کارآیی لیزرهای نقطه کوانتمی برای طراحی افزاره بسیار مهم است .بنابراین توجه زیادی برای بررسی دینامیک حامل‌ها در ناحیه فعال لیزرهای نقطه کوانتومی صرف شده است .در این تحقیق معادلات آهنگ نسبتا جامع رابرای توصیف دینامیک حاملها در ناحیه فعال در لیزرهای نقطه کوانتومی گسترش داده و بر اساس آن تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصه های عملکرد این نوع لیزرها را در جهت بهینه سازی عملکرد آن مورد بررسی قرار داده ایم .نتایج بدست آمده نشان داد که برای هر جریان اعمال شده مشخص، یک پهن شدگی همگن) ‮‭HB)‬ خاص وجود دارد که در آن بهترین عملکرد لیزری روی می دهد و این مقدار زمانی است که ‮‭HB‬ قابل مقایسه، نزدیک و یا برابر با پهن شدگی غیر همگن ‮‭(IHB)‬باشد .همچنین مشاهده شد که در نظر گرفتن جمله فرار حرارتی حامل‌صها از نقاط کوانتومی به منظور توصیف اثرات دما بر دینامیک فرار حامل‌صها کافی نیست و آهنگ تغییرات دمایی حامل‌صها مستقیما به پهن‌صشدگی ناهمگن بستگی دارد .نتایج محاسبات نشان داد که برای یک جریان تزریقی مشخص و پهن شدگی همگن و غیر همگن خاص، افزایش در زمان واهلش باعث می شود که حداکثر توان خروجی کاهش پیدا کند .علاوه بر آن طیف گسیل پهن تر می شود .شبیه‌سازی‌های مشخصه‌های لیزر نقطه کوانتومی با درنظر گرفتن لیزردهی از دو تراز با استفاده از حل عددی معادلات آهنگ مربوطه انجام شده است .با تحلیل طیف گسیلی از دو تراز وجود یک آستانه برای لیزردهی تراز برانگیخته مشاهده می‌شود .همچنین در بالای جریان آستانه حالت برانگیخته، گسیل از تراز پایه به طور اساسی اشباع می‌شود .در مورد واهلش بین ترازی سریع، شرایط برای لیزردهی از تراز برانگیخته حتی با حصول چگالی جریان تزریق شده نسبتا بزرگ دشوار است .همچنین واهلش بین ترازی کندتر به چگالی جریان آستانه لیزردهی حالت برانگیخته پایین‌تر و توان خروجی لیزردهی حالت پایه پایین تر می انجامد . .نتایج مدل سازی انجام گرفته سازگاری خوبی با نتایج تجربی گزارش شده دارد

متن يادداشت

Quantum dot lasers constitute a new class of laser diodes in which quantum dots are used as active regions; and they promise extensive use in the future. The use of quantum dots as active region in lasers is a prime example of the application of nanotechnology in electronic devices or commercially desirable characteristics.In this study, the structure of quantum dot lasers, physics, and characteristics of this type of lasers, as well as factors limiting the performance of this type of lasers and key technologies for improving their performance will be described.The method used for assessing the effect of these parameters on the performance of QD laser is through solving rate equations. By solving rate equations of QD, light-current characteristics are simulated, and the effects of various parameters on the performance of this type of laser are investigated in order to optimize their performance. However, there always are apparent differences between theoretical expectations and experimental results, particularly in dynamic performance aspects. These differences should be related to additional effects, homogeneous and non-homogeneous broadenings, radiant and non-radiant recombination, phonon bottleneck effect, thermal effects, non-linear optical effects, and etc. The way these factors affect the efficiency of quantum dot lasers is very important in designing different pieces. Thus, much attention should be paid to investigating dynamics of carriers in the active region of quantum dot lasers. Consequently, we have developed a fairly comprehensive rate equation model to describe dynamics of carriers in the active regions in quantum dot lasers; and on the basis of this model, we have examined the effects of various parameters on the performance characteristics of this type of laser in order to optimize its performance. The results indicated that for a certain injected current, there was a specific homogeneous broadening (HB) with the best lasing performance when HB was near, comparable or equal to inhomogeneous broadening (IHB). It was also revealed that the describing terms of the thermal carries escape from quantum dots to wetting layer was not enough to describe the effects of temperature on dynamics of carries escape. Moreover, the obtained results illustrated that rate of (thermal) carriers stimulation depended directly on the inhomogeneous broadening. The results show that for a given injected current and a specific homogeneous and inhomogeneous s broadening, increase in the relaxation time makes the maximum power reduce. In addition, the emission spectrum becomes broadener. Simulations of quantum dot laser characteristics are conducted using the respective numerical rate equations with regard to the lasing from two states. By analyzing the emission spectrum of two states, the existence of a threshold level is observed for lasing of the excited state. Also, emission from the ground state is saturated substantially at the top of the excited state threshold current. In the case of fast inter-level relaxation, the condition for lasing from the excited state is difficult even by obtaining relatively large injected current density. Moreover, slower inter-state relaxation results in the excited state's lower threshold current density and lower lasing output power of the ground state. These results were in good agreement with previous empirical studies

مستند نام اشخاص تاييد نشده

کشیری،میثم

مستند نام اشخاص تاييد نشده

عسگری، اصغر، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

احمدی،سهراب، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی