بررسی، تحلیل و طراحی لیزرهای تابش از سطح با کاواک عمودی (VCSEL) مبتنی بر گریتیگ کانتراست ضریب شکست بالا (HCG)

لیزر VCSEL لیزر تابش از سطح با کاواک عمودی است که مزایای فراوانی در مقایسه با لیزرهای تابش از لبه دارد. طول موج1550nm برای کاربردهای مخابراتی و ارسال اطلاعات مورد نیاز است. اگرچه ساخت VCSEL مبتنی بر InP هزینه و پیچیدگیساخت فراوان دارد، اما بهترین انتخاب ممکن برای این طول موج خواهد بود. از آن جایی که VCSEL از لایه های زوج ضریبشکست متناوب به نام رزوناتور DBR تشکیل شده و نیازمند تعداد لایه های زیاد (30-50 لایه) برای رسیدن به بازتابش بالا است. در چند سال اخیر تحقیقاتی بر روی رزوناتورها صورت گرفته و به این نتیجه رسیده شده که در صورتی که یک ماده تک لایه به صورتمیله میله، که ایجاد اختلاف ضریب شکست زیاد در آن لایه را منجر می شود، در قسمت DBR بالایی قرار گیرد، علاوه بر رساندنمیزان بازتابش به اندازه بیش از 99.9% ، که در VCSEL های معمول دستیابی به آن تقریبا غیر ممکن است، میزان تعداد DBR هایبالایی نیز به شدت کاهش پیدا می کند (2-5 لایه) و دارای مزایای دیگری چون کنترل قطبش، عدم انتشار مودهای عرضی و پایین آمدن هزینه های ساخت است. در این مقاله (که برگرفته از پایان نامه کارشناسی ارشد بنده است) لیزر VCSEL مبتنی بر HCG InP 1550nm معرفی و پارامترهای تجربی بدست آمده برای طراحی این مدل لیزر را ارائه کرده ایم، سپس با استفاده از تابعRCWA نرم افزار متلب میزان بازتابش بر حسب طول موج این لیزر را در محدوده طول موج بررسی کردیم، سپس به بررسی معادلاتنرخ لیزر VCSEL پرداخته و نمودار چگالی حامل و چگالی فوتون را برای لیزر طراحی شده ارائه نمودیم، سپس به بررسی پاسخفرکانسی لیزر طراحی شده پرداخته و اثر افزایش جریان بر فرکانس بیشینه و نیز پهنای باند لیزر چگونه است، شبیه سازی این قسمتنیز با استفاده از نرم افزار متلب صورت گرفت.

کلیدواژه ها:

لیزر VCSEL ، گریتینگ کانتراست ضریب شکست بالا ، معادلات نرخ ، طیف بازتابش ، پاسخ فرکانسی