تحلیل و شبیه‌سازی لیزرهای نقطه‌ کوانتومی گسیل از سطح با کاواک عمودی با در نظر گرفتن اثر تزریق نوری

نویسندگان

1 دانشگاه شیراز، دکتری الکترونیک

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز

چکیده

در این مقاله، برای نخستین بار مشخصات دینامیکی لیزرهای نقطه کوانتومی گسیل از سطح با کاواک عمودی در شرایط قفل‌شدگی تزریق نوری به صورت تئوری بررسی‌شده است. با استفاده از معادلات نرخ توصیف کننده دینامیک الکترون و حفره به ‌طور جداگانه، در ناحیه سدی GaAs، لایه خیسی و ترازهای مجزای نقاط کوانتومی به صورت جفت شده با معادله حرارت، دینامیک روشن‌ شدن، پاسخ سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ لیزر قبل از تزریق نوری به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. با اضافه کردن معادلات دامنه و فاز میدان لیزر پیرو به معادلات نرخ لیزر نقطه کوانتومی گسیل از سطح با کاواک عمودی ، مشخصات دینامیکی لیزر تزریق‌شده نوری محاسبه می‌گردد. نشان داده می‌شود که در نتیجه تزریق نوری، رفتار دینامیکی متفاوت الکترون و حفره همگام‌شده، فرکانس مدولاسیون افزایش یافته، چرپ لیزر به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد و لیزر عملکرد مطلوبی در فرکانس‌های تکرار بیشتر از فرکانس نوسانات واهلشی (حدود 22 گیگا‌هرتز) از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis and Simulation of Quantum Dot Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (QD-VCSELs) by Considering Optical Injection Effect

نویسندگان [English]

  • Abbas Zarifkar 1
  • Marzieh Moravvej 2
چکیده [English]

In this paper, for the first time, the dynamic characteristics of optical injection locking vertical cavity surface emitting laser (OIL-QD-VCSEL) are investigated theoretically. By using the rate equations for dynamics of electrons and holes at GaAs barrier, wetting layer (WL), and three discrete QD levels and the heat equation, turn-on dynamics and also the small and large signal responses of laser without optical injection are numerically simulated. By adding the equations for the amplitude and phase of the QD-VCSEL field to the system of equations, the dynamic characteristics of optical injected laser are calculated. It is shown that due to optical injection, the electron and hole dynamics in QDs are synchronized, the modulation frequency is enhanced, the chirp is significantly reduced and QD-VCSEL manifests a high performance at the repetition frequency more than relaxation oscillation frequency (about 22 GHz).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum dot (QD)
  • modulation response
  • optical injection
  • vertical cavity surface emitting laser (VCSEL)