مدل سازی و آنالیز رفتار استاتیک لیزرهای نیمرسانا با فیدبک توزیع شده و کوپلینگ بهره
چکیده
در این پایان نامه مدل سازی و آنالیز لیزرهای dfb با کوپلینگ بهره، در شرایط آستانه و بالای آستانه و در حالت پایدار زمانی، انجام شده است. ساختارهای با کوپلینگ بهره در دو نوع کوپلینگ مختلط، cgc-dfb، و کوپلینگ خالص، pgc-dfb، در نظر گرفته شده و پارامترهای مهمی از جمله بهره آستانه مدی، طول موج نوسان، توان خروجی و پهنای طیف خروجی لیزر و وابستگی آنها به مشخصات هندسی ساختار و توری در دو نوع مذکور مورد بررسی قرارگرفته است. محاسبات نشان می دهد که ساختارهای با توری متقارن دارای بیشترین ضریب کوپلینگ بوده و ضریب کوپلینگ با افزایش دامنه شیارهای توری افزایش می یابد. چگالی جریان آستانه ساختارهای با کوپلینگ مختلط با افزایش طول کاواک کاهش یافته و برای طولهای بیش از 200 میکرومتر به کمتر از ka/cm2 10 کاهش می یابد. میزان عملکرد تک مد لیزر با کمیت (side mode suppression ratio)smsr و اختلاف بهره آستانه مد اول و مد دوم ارزیابی شده است. کمیت smsr در بعضی ساختارهای cgc-dfb به مقادیری بیش از db40 نیز افزایش می یابد. پایداری ساختارهای cgc-dfb و pgc-dfb در مقابل اثر چاله سوزی فضایی، shb، بررسی و با یکدیگر مقایسه شده است. به منظور افزایش پایداری لیزر در مقابل اثر shb برای اولین بار در این پایان نامه در لیزرهای با کوپلینگ بهره ساختارهای با توری غیریکنواخت محدب و مقعر معرفی و تاثیر آن بر عملکرد لیزر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که توری مقعر باعث بهبود فاکتور یکنواختی،f، و توری محدب کمیت smsr را افزایش می دهد. در ساختارهای pgc-dfb پارامتر یکنواختی در بعضی شرایط به کمتر از 4-10 نیز می رسد. در بخشی از پایان نامه به منظور دستیابی به عملکرد کاملا تک مد و پایداری بیشتر، اثر انتقال فاز در ساختار توری، بر روی ساختارهای cgc-dfb نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در محاسبات وابستگی ضریب کوپلینگ به جریان تزریقی، که در اغلب مقالات بدلیل پیچیده گی محاسبات از آن صرفنظر می شود، در نظر گرفته شده است. آنالیز انجام شده در این پایان نامه برمبنای حل همزمان معادلات موج کوپل شده و معادلات نرخ و با استفاده از روش ماتریس انتقال صورت گرفته است. سعی شده است مشخصات ساختارهای مورد مطالعه حتی الامکان با مشخصات ساختارهای تجربی و کاربردی قابل مقایسه باشند.