نشریه پژوهش های نوین فیزیک
دوره 7، شماره 2 - ( پاییز و زمستان 1401 )
جلد 7 شماره 2 صفحات 95-77 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Danesh Kafroudi Z. Optimization of AlGaInP-based semiconductor laser performance by introducing extreme triple asymmetric waveguide structure. JMRPh 2023; 7 (2) :77-95
URL: http://jmrph.khu.ac.ir/article-1-157-fa.html
URL: http://jmrph.khu.ac.ir/article-1-157-fa.html
دانش کفترودی زهرا. بهینه سازی عملکرد لیزر نیمه رسانای مبتنی بر AlGaInP با معرفی ساختار موجبری نامتقارن سه گانه اکستریم. نشریه پژوهش های نوین فیزیک. 1401; 7 (2) :77-95
دانشگاه گیلان
چکیده: (221 مشاهده)
در این مقاله، بهبود عملکرد لیزر نیمه رسانای قرمز مبتنی بر AlGaInP برای اولین بار با معرفی ساختار جدید موجبر نامتقارن سهگانهی اکستریم بررسی شده است. در ساختار موجبر پیشنهادی جدید برای تغییر ساختار یک لیزر متقارن مرسوم، در گام نخست، ضخامتهای لایهی موجبر و کلدینگ آلائیده نوع n افزایش یافته است و پس از آن برای طراحی لایههای کلدینگ و موجبر آلائیده نوعn و p در ساختار لیزر نیمه رسانای قرمز، یک نامتقارنی سه گانه در نظر گرفته شده است. عملکرد ساختار متقارن مرسوم و ساختار جدید نامتقارن سهگانهی اکستریم به‌صورت تئوری در نرمافزار PICS3D انجام شده است. شبیهسازیهای سه بعدی انتقال حامل، موجبری نوری و خودگرمایشی به‌صورت خودسازگار در نرمافزار ترکیب شده اند. نتایج شبیهسازی حاکی از بهبود قابل‌توجه عملکرد ساختار نامتقارن پیشنهادی جدید در مقایسه با ساختار متقارن مرسوم هستند. دلایل بهبود عملکرد لیزر در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که استفاده از ساختار جدید منجر به کاهش همپوشانی مد اپتکی با نواحی با آلایش بالا می گردد. از طرف دیگر با کاهش جریان نشتی الکترون ها، افزایش در آهنگ بازترکیب القایی رخ می دهد که این منجر به کاهش جریان آستانه، افزایش توان خروجی می گردد. با کاهش مقاومت سری و افزایش پایداری حرارتی ساختار پیشنهادی جدید، بهینگی این ساختار تایید می گردد.
واژه‌های کلیدی: لیزر دیود مبتنی بر AlGaInP، شبیهسازی، توان، جریان آستانه، موجبر نامتقارن سه‌گانه ی اکستریم، PICS3D.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1399/7/30 | پذیرش: 1403/9/10 | انتشار: 1401/12/20 | انتشار الکترونیک: 1401/12/20
دریافت: 1399/7/30 | پذیرش: 1403/9/10 | انتشار: 1401/12/20 | انتشار الکترونیک: 1401/12/20
فهرست منابع
1. Frevert C., "Optimization of broad-area GaAs diode lasers for high powers and high efficiencies in the temperature range 200-220 K", Doctoral thesis (2018).
2. Hiroyama R., Inoue D., Kameyama S., Tajiri A., Shono M., Sawada M. , Ibarak A., "High-Power 200mW 660nm InGaAlP Laser Diodes with Low Operating Current", Jpn. J. Appl. Phys., 43, No. 4B (2004) 1951- 1955. [DOI:10.1143/JJAP.43.1951]
3. Ryvkina B. S., Avrutinb E. A., "Asymmetric, nonbroadened large optical cavity waveguide structures for high-power long-wavelength semiconductor lasers", J. Appl. Phys., 97, (2005) 123103 . [DOI:10.1063/1.1928309]
4. Buda M., Roer van de T. G., Kaufmann L. M. F., Iordache Gh., Cengher D., Diaconescu D., Petrescu-Prahova I. B., Haverkort J. E. M., Van der Vleuten W., Wolter J. H., "Analysis of 6-nm AlGaAs SQW low-confinement laser structures for very high-power operation", IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron, 3, (1997) 173-179. [DOI:10.1109/2944.605652]
5. Ryvkina B. S., Avrutinb E. A., "Improvement of differential quantum efficiency and power output by waveguide asymmetry in separate-confinement-structure diode lasers", IEE Proceedings - Optoelectronics, 151, (2004) 232-236. [DOI:10.1049/ip-opt:20040633]
6. Crump P., Erbert G., Wenzel H., Frevert C., Schultz C. M., Hasler K. H., StaskeR., Sumpf B., Maaßdrof A., Bugge F., Knigee, S. , Trankle G., "Efficient High-Power Laser Diodes", IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron, 19 (2013) 1501211-1501211. [DOI:10.1109/JSTQE.2013.2239961]
7. Edwards Rees P.," Characterisation of the waveguide dependence of optical mode loss in semiconductor lasers", Doctoral thesis, Cardiff University (2017).
8. Koziol Z., Matyukhin S. I., "The effects of multiply quantum wells (MQW) on optical and electrical characteristics of AlGaAs lasers with separate confinement heterostructures (SCH)", https://www.researchgate.net/publication/51934551 (2011).
9. Available online at www.crosslight.com.
10. Xia M., Ghafouri Shiraz H.," Analysis of carrier heating effects in quantum well semiconductor optical amplifiers considering holes' Non-parabolic density of states", Optic. Quantum Electron. 47 (2015) 1847-1858. [DOI:10.1007/s11082-014-0049-2]
11. Hsieh D. H., Tzou A. J., Kao T. S., Lai F. I., Lin D. W., Lin B. C., Lu T. C., Lai W. C.,Chen C. H. , Kuo H. C., "Improved carrier injection in GaN-based VCSEL via AlGaN/GaN multiple quantum barrier electron blocking layer", Optic. Express, 23 (2015) 27145. [DOI:10.1364/OE.23.027145] [PMID]
12. Piprek J., "Semiconductor Optoelectronic Devices: Introduction to Physics and Simulation", Academic Press San Diego, (2003). [DOI:10.1016/B978-0-08-046978-2.50026-0]
13. Martin O. J. F., Bona G.-L., Wolf P., "Thermal Behavior of Visible AlGaInP-GaInP Ridge Laser Diodes", IEEE J. Quantum Electron, 11, (1992) 2582-2588. [DOI:10.1109/3.161317]
14. Dumitrescu M. , Toivonen M. , Savolainen P., Orsila S. , Pess M.a, "High-power edge emitting red laser diode optimisation using optical simulation",
15. Opt. Quantum Electron, 31 (1999) 1009-1030. [DOI:10.1023/A:1007076928803]
16. Hiroyama, R., Inoue, D., Kameyama, S., Tajiri, A., Shono, M., Sawada, M., Ibaraki, A., "High-Power 200mW 660nm AlGaInP Laser Diodes with Low Operating Current", Jpn. J. Appl. Phys, 43, (2004)1951-1955. [DOI:10.1143/JJAP.43.1951]
17. H. Sumitomo, S. Kajiyama, H. Oguri, T. Sakashita, K. Nakao, Y.Yamamoto, T. Kita, T. Komatani, H. Kawakubo, M. Ono, and S. Izumi,"High-Power Short-Cavity AlGaInP Laser Diodes", Technical Review, 70,(2010) 79-83.
18. Xiang L., Degang Z., Desheng ., Ping C., Zongshun L., Jianjun Z.," Suppression of electron leakage in 808 nm laser diodes with asymmetric waveguide layer ", J. Semicond., 37 (2016) 014007. [DOI:10.1088/1674-4926/37/1/014007]
19. Zhang Y., "Self-heating control of edge emitting and vertical cavity surface emitting lasers", Doctoral Dissertation, University of Central Florida ,(2014).
20. Hallman L. W. , Ryvkin B. S. , Avrutin E. A. , Aho A. T. , Jukka V. , Juhat M. G. , Kostamovaara T. , "High Power 1.5µm Pulsed Laser Diode with Asymmetric Waveguide and Active Layer Near p-cladding", IEEE Photon. Tech. Let.: 31, (2019) 1635-1638. [DOI:10.1109/LPT.2019.2940231]
21. Kaul T., Erbert G., Maaßdorf A., Martin D. , Crump P., "Extreme triple asymmetric (ETAS) epitaxial designs for increased efficiency at high powers in 9xx-nm diode lasers", Conference: High-Power Diode Laser Technology XVI (2018). [DOI:10.1117/12.2288284]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |