垂直腔面发射半导体激光器的数值模拟实验研究
在现代激光技术高度发展的今天，激光器的应用领域在不断增加，广泛应用到激光通信、激光测距、激光用作热源、激光武器等生活和军事上的不同领域中，而垂直腔面发射半导体激光器更是一种非常出色的激光器，虽然它仅有三十年的历史，但是由于它的性能卓绝，已经超过了许多以往的激光器设备，垂直腔面发射半导体激光器的应用已经越来越显得重要，因为直接使用器件进行实验的成本太高，那么通过数值模拟软件对器件进行实验就成为了我们评估和提高器件性能的最为有效的一种手段了。 通过分析VCSEL的器件结构和理论基础，引出最基本的速率方程，考虑载流子的扩散现象、注入电流特性、温度的变化及有源区的漏电现象来论述如何建立和实现模型。 建立了一个基于速率方程表达式的VCSEL温度模式模型，分析热效应在VCSEL工作中所起到的作用，包括阈值电流的温度依赖性、输出功率的热饱和效应、小信号调至相应的温度相关性。 基于温度模型建立了一个二维VCSEL速率方程模型，采用有限元分析法，通过使用MATLAB软件对VCSEL进行数值模拟实验，软件中引入了四阶龙格库塔算法，应用此种算法来对化简后的常微分方程组进行求解，在此基础上分析了注入电流强度和电极的形状、位置对半导体激光器的横模竞争特性的影响，讨论了因为光波的角向不均匀性对半导体激光器模式选择的影响。
垂直腔面发射半导体激光器;四阶龙格库塔算法;有限元分析法;数值模拟;器件结构;速率方程
长春理工大学
硕士
计算机应用技术
苏伟
2012
中文
TN248.4
59
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）