ترجمه روش پدیده شناسی برای لیزرهای دیودی

توضیحات

 عنوان فارسی: روش پدیده شناسی برای لیزرهای دیودی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits

1.2 مقدمه

حالا که درک اساسی از اینکه لیزرهای دیودی چی هستند، چه  موادی در ساخت و کاربرد شان به کار رفته، و چه ویژگی های می توان به طور کلی انتظار داشت داریم، شاید در موقعیت معرفی مکانیک هایی باشیم از اینکه چگونه جریان تزریقی در واقع منجر به خروجی به صورت نور می شود. در این فصل سعی می کنیم تا جعبه ابزار مهندسی خواص لیزر دیودی عمدتا بر اساس استدلال های پدیده شناسی گسترش دهیم . در مدت زمان این توسعه، از منابع جامع تا چندین ضمیمه کاربردی برای بررسی بعضی از فیزیک بنیادی استفاده می کنیم. فصل با پیاده سازی یک مدل معادلات سرعت برای جریان شارژ درون نواحی فعال(اکتیو) [1]دوبل – ناهمگون و نوترکیبی بعدی اش آغاز می شود. بعضی از این نوترکیب های الکترون-کاواک ، فوتون هایی به وسیله ی گسیل خود به خودی تولید می کنند. این نور ناهمدوس در LED ها مهم است، و یک بخش به استخراج معادلات مربوطه حاکم بر کارکرد LED اختصاص داده شده است. بخش های 2.4 تا 2.6 یک مشتق سیستماتیک از مشخصات جریان نور DC  لیزرهای دیودی ارائه می دهد. ابتدا، معادله سرعت برای تولید فوتون و افت در یک کاواک [2] لیزر محاسبه می شوند. این نشان می دهد که تنها بخش کوچکی از نور خود به خودی تولید شده به مد لیزری کمک می کند. بیشتر نور از نوترکیبی تحریک شده ی حامل ها به وجود می آید. کلیه حامل هایی که برای نوترکیبی با نور در یک مد خاص تحریک می شوند، فوتون های بیشتری به آن مد یکسان کمک می کنند. بنابراین، فرآیند تولید فوتون و یا نوترکیبی حامل تحریک شده، یک فرایند بهره است. بهره آستانه برای لیزری بعدا بررسی خواهد شد و بهره لازم برای جبران تلفات کاواک است. جریان مورد نیاز برای رسیدن به این بهره، جریان آستانه نامیده می شود، و جریان لازم برای انتقال حامل ها برای فرایندهای نوترکیبی غیرتشعشعی و خود به خودی غیرتولیدی است، که در مقدار آستانه شان به زمانی که جریان بیشتری اعمال می شود، ثابت می شود. بالای آستانه، تمام حامل های تزریقی اضافی که در ناحیه  فعال نوترکیب می شوند، به فوتونها در حالت لیزری کمک می کنند. فرار کسری از طریق آینه ها؛ سایر دیگر توسط تلفات نوری در کاواک جذب می شوند. بخش بعدی به بررسی مدولاسیون لیزر ها می پردازد. در اینجا ابتدا معادلات سرعت برای یک جریان مدوله شده را حل می کنیم. تحت مدولاسیون سیگنال کوچک ، معادلات سرعت برای حامل ها و فوتون ها مشابه با معادلات دیفرانسیلی که جریان و ولتاژ در یک مدار RLC راتوصیف می کنند، هستند. بنابراین، پاسخ مدولاسیون نوری یک رزونانس دارد و به بالاتر از این فرکانس کاهش می یابد. نهایتا، در این فصل روش ها برای تشخیص لیزرهای واقعی بررسی می شوند. این روش ها را می توان برای استخراج پارامترهای مهم دستگاه مورد استفاده در مشتقات تئوری مورد استفاده قرار داد. این روش ها همچنین پارامترهای عملی ترمینال که در طراحی مدارهای الکترونیکی مفید هستند را ارائه می دهد.

2.2 تولید حامل و نوترکیبی در نواحی فعال

در فصل 1، زمانی که جریان تزریق شده به ترمینالهای یک لیزر دیودی و یا LED را در نظر گرفتیم، داشتن تمام جریان ها برای کمک به الکترون ها و کاواک ها مطلوب بود، که در ناحیه فعال نوترکیبی می شود. اما، در عمل تنها کسر، ، از جریان تزریقی، I، به این حامل کمک می کند. در شکل 2.1 ما دوباره فرایند تزریق حامل به یک ناحیه فعال ناهمگون – دوبل با استفاده از یک روش دقیق تر شکاف انرژی در مقابل عمق درون زیرلایه  را نمایش می دهیم. از آنجا که تعاریف ناحیه فعال و راندمان تزریق، ، برای تجزیه و تحلیل مهم هستند، از این رو ما این تعاریف را در اینجا به عنوان مرجع آسان برجسته می کنیم.

شکل 1.2: نمودار باند دیود دوبل – ناهمگون با بایاس مستقیم

ناحیه فعال: ناحیه ای که در آن حامل های نوترکیبی به بهره مفید و انتشار فوتون کمک می کنند. ناحیه فعال معمولا کمترین ناحیه شکاف باند درون نایحه تخلیه(تهی) یک دیود PIN برای تزریق کارآمد است. اما، گاهی اوقات گنجاندن بعضی از نواحی اطراف  متوسط شکاف باند مفید است. همچنین در این تعریف، مفید(useful)کلمه عملی است. ممکن است گسیل فوتون و حتی بهره در بعضی از طول موج های ناخواسته در نقاط دیگر دستگاه وجود داشته باشد.

راندمان تزریق، : کسری از جریان ترمینال است که حامل ها در ناحیه فعال را تولید می کند. درک اینکه این تعریف تمام حامل هایی که به ناحیه فعال تزریق می شود ، نه فقط حامل هایی که به صورت تابشی در انرژی گذار مورد نظر نوترکیبی می کنند، را در بر می گیرد مهم است. این تعریف اغلب در مقالات تغییر یافته است. ما همچنین به طور ویژه نواحی فعال که آلاییده نشده و یا به آرامی آلاییده شده اند، را تجزیه و تحلیل می کنیم به طوری که تحت سطوح تزریق بالا مربوط به LED ها و لیزرها، شارژ به صورت خنثی تخلیه می شود که چگالی الکترون برابر با چگالی کاواک می شود (یعنی، N = P در ناحیه فعال). بنابراین، تا حد زیادی می توانیم تجزیه و تحلیل مان را به وسیله ی پیگیری تنها چگالی الکترون، N ساده کنیم. چگالی حامل در ناحیه فعال توسط یک فرآیند پویا کنترل می شود. در واقع، می توانیم فرایند ایجاد یک چگالی حامل حالت پایدار[3] در ناحیه فعال با فرایند ایجاد یک سطح آب خاص در یک مخزن مقایسه کنیم که به طور همزمان پر و تخلیه می شوند. این فرایند به صورت شماتیک در شکل 2.2 نشان داده شده است . در ادامه، شرایط مختلف پر کردن (تولید) و تخلیه (نوترکیبی) تعریف خواهند شد. نشت جریان نشان داده شده در شکل 2.2 به کاهش  کمک می کند و توسط مسیرهای موازی در اطراف ناحیه فعال ایجاد می شود. نشت حامل، ، ناشی از ” پاشیدن[4] ” به خارج از ناحیه فعال (توسط انتشار گرمایونی و یا توسط انتشار جانبی در صورتی که هیچ محدودیت [5]جانبی وجود نداشته باشد) قبل از نوترکیبی می باشد. بنابراین، این نشت به افت حامل ها در ناحیه فعال کمک می کند که در غیر این صورت می تواند برای تولید نور استفاده شود.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.