شبیه‌سازی عددی عملکرد لیزر آبشار کوانتومی تراهرتزی AlGaN/GaN

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

پژوهشکده فیزیک کاربردی وستاره‌شناسی، دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله، مدل‌سازی تمام عددی برای بررسی اثرات دما روی طول عمر ترازهای لیزری، بهرة اپتیکی و توان خروجی، در لیزر آبشار کوآنتومی آلایش شده AlGaN/GaN ارائه می‌گردد. در محاسبات، کلیة اثرات فیزیکی از جمله: میدان‌های قطبش داخلی و مکانیسم‌های مختلف پراکندگی، با استفاده از حل عددی خودسازگار معادلات شرودینگر، پواسون و آهنگ لیزر، در نظر گرفته شده است. تجزیه و تحلیل نتایج به‌دست آمده، آشکارا نشان می‌دهد که لیزرهای آبشاری چاه کوآنتومی بر پایة مواد نیتریدی، یکی از بهترین منابع همدوس برای تولید امواج تراهرتز هستند. همچنین اثرات دما بر چگالی جریان آستانه، بهرة اپتیکی و توان خروجی بررسی شده است. مقایسه نتایج به‌دست آمده از این مدل‌سازی، حاکی از توافق خیلی خوب، با نتایج تجربی موجود در این زمینه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of performance of AlGaN/GaN terahertz quantum cascade laser

نویسندگان [English]

  • Ali Asghar Khorami
  • Asghar Asgari
چکیده [English]

In this paper, we present numerical calculation to study the effect of temperature on lifetime of laser levels, optical gain and output power in an unintentionally doped AlGaN/GaN quantum cascade laser. In the calculations, we have included the effects of internal polarization fields, and different scattering mechanisms using self-consistent numerical calculation of Schrödinger, Poisson and laser rate equations. The analysis of our results clearly indicates that the III- nitride based quantum well cascade lasers are one of the best coherent sources for the generation of the terahertz waves. Also, the threshold current density, the optical gain and output power were analyzed at different temperatures. A comparison of our results with the experimental data has shown good agreement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum well laser
  • Cascade laser
  • THz
  • AlGaN/GaN