فصلنامه علمی علوم و فنون نوین هوانوردی

فصلنامه علمی علوم و فنون نوین هوانوردی

دینامیک حاکم بر لیزر نیمرسانای نقطه کوانتومی با کاربرد در صنایع هوایی و مخابراتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار فیزیک - فوتونیک، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران
2 استادیار ریاضی کاربردی گرایش نظریه گراف و بهینه سازی-دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران
3 دکترای مهندسی هوا فضا – دانشکده مهندسی هوافضا- دانشگاه صنعتی شریف ، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله، شبیه‌سازی لیزر نقطه کوانتومی InAs/GaAs براساس مجموعه معادلات آهنگ برای حامل‌ها و فوتون‌ها در پنج تراز انرژی انجام می‌شود. دینامیک حامل‌ها و فوتون‌ها در لیزر نقطه کوانتومی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد و مجموعه معادلات آهنگ برای حامل‌ها و فوتون‌ها، با استفاده از روش حل عددی رونگ- کوتای مرتبه‌ی چهارم حل می‌شوند. با توجه به کابردهای گسترده لیزرهای نیمرسانا و بهخصوص، لیزر نقطه کوانتومی در صنایع هوایی، شبیهسازی و مدلسازی این لیزر پیش از مرحلهی ساخت و تولید به منظور کاهش هزینه و زمان امری ضروری است. طول‌موج لیزر نقطه کوانتومی مورد بررسی در این مقاله، در دومین پنجره مخابراتی قرار دارد، بنابراین کاربردهای گسترده این لیزر را در مخابرات نوری، ارتباطات و فوتونیک در پی دارد. تحلیل دادههای خروجی شبیهسازی نتایج ذیل را نشان میدهد: افزایش جریان تزریقی به محیط فعال لیزر، زمان روشن شدن و زمان پایداری سیستم را کاهش و قله توان و توان پایدار را افزایش می‌دهد. همچنین گسیل فوتون در هر تراز وقتی شروع می‌شود که تراز پایین‌تر آن به اشباع برسد. منحنی مشخصه P-I برای ترازهای پایه، برانگیخته‌ی اول و برانگیخته‌ی دوم به همراه توان خروجی لیزر ارائه می‌شوند. با مقایسه منحنی مشخصه‌ی P-I برای دو ساختار محیط فعال لیزر، مزایا و معایب وجود لایه سد در فرآیند ساخت لیزر نقطه کوانتومی مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.