بررسی و محاسبه عددی طیف بهره برای لیزرهای نقطه کوانتومی iii-n
چکیده
لیزرهای نیم رسانا از مهمترین ابزارهای کلیدی در مخابرات نوری به شمار می روند. پیشرفت های روز افزون در زمینه تکنولوژی ساخت لیزرهای نیم رسانا به خصوص در طول موج 3/1و 55/1 میکرومتر موجب توجه بیشتر به تحقیقات در این زمینه شده است. که در این طول موج ها اتلاف و پراکندگی در فیبر نوری کمترین میزان خود را دارد. رایج ترین ترکیبات مورد استفاده جهت گسیل طول موج های فوق ترکیبات-?? فسفر دار می باشند که تحت عنوان ترکیبات ایندیم فسفر/ایندیم گالیم آرسنیک فسفر شناخته می شوند و از آنجا که ترکیبات -?? نیتروژن دار در طول موج های مخابراتی 3/1و 55/1 میکرومتر با توجه به برتری های خود به تدریج جایگزین ترکیبات ایندیم فسفر/ایندیم گالیم آرسنیک فسفر می شوند در این پایان نامه بکارگیری سیستم آلیاژی نیتروژن دار ایندیم گالیم آرسنیک/ایندیم گالیم آرسنیک نیتروژن در ناحیه فعال لیزر بررسی می شود. همچنین توجه ویژه ای نسبت به بکارگیری ساختار نقطه کوانتومی نسبت به دو ساختار چاه کوانتومی و سیم کوانتومی در ناحیه فعال لیزر داریم. ساختارهای نقطه کوانتومی -n? بهترین گزینه برای استفاده در محیط فعال لیزرهای نیم رسانا هستند تا باز ترکیب تششعی به حد کافی بالا باشد و در محدوده طول موج های مخابرات نوری قرار گیرد و بدین وسیله می توان بهره بالایی از این ساختارها در لیزرهای نیمه رسانا به دست آورد. در حالیکه از پایداری دمایی بهتری نسبت به ترکیبات فسفر دار نیز برخوردارند. لذا در این پایان نامه یک لیزر نیم رسانا با ساختار نقطه کوانتومی از ترکیبات -?? نیتروژن دار در ناحیه مخابراتی 55/1 میکرومتر طراحی می شود و طیف بهره آن محاسبه می گردد. همچنین اثر تغییر شکل نقطه کوانتومی از مکعبی به کروی و استوانه ای در طیف بهره و طول موج گذار مورد بررسی قرار می گیرد و مقایسه ای بین طیف بهره چاه کوانتومی و نقطه کوانتومی انجام می پذیرد. جهت محاسبه طیف بهره ابتدا برای هر ساختار نقطه کوانتومی مورد نظر معادله شرودینگر حل عددی و ترازهای انرژی الکترون در باند رسانش و حفره ها در باند ظرفیت به دست می آید و با استفاده از نتایج به دست آمده و فرض پهن شدگی لورنتسی، طیف بهره برای ساختارهای نقطه کوانتومی محاسبه می شود