شبيه‌سازي عددي عملكرد ليزر آبشار كوآنتومي تراهرتزي AlGaN/GaN

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

در اين مقاله، مدل‌سازي تمام عددي براي بررسي اثرات دما روي طول عمر ترازهاي ليزري، بهره اپتيكي و توان خروجي، در ليزر آبشار كوآنتومي آلايش شده AlGaN/GaN ارايه مي‌گردد. در محاسبات، كليه اثرات فيزيكي از جمله: ميدان‌هاي قطبش داخلي و مكانيسم‌هاي مختلف پراكندگي، با استفاده از حل عددي خودسازگار معادلات شرودينگر، پواسون و آهنگ ليزر، در نظر گرفته شده است. تجزيه و تحليل نتايج به‌دست آمده، آشكارا نشان مي‌دهد كه ليزرهاي آبشاري چاه كوآنتومي بر پايه مواد نيتريدي، يكي از بهترين منابع همدوس براي توليد امواج تراهرتز هستند. همچنين اثرات دما بر چگالي جريان آستانه، بهره اپتيكي و توان خروجي بررسي شده است. مقايسه نتايج به‌دست آمده از اين مدل‌سازي، حاكي از توافق خيلي خوب، با نتايج تجربي موجود در اين زمينه است.

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 Schr?dinger, 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.