پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی

پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی
رشته تحصیلی : فیزیک

فرمت فایل : doc

تعداد صفحات : 120

حجم فایل (به کیلوبایت) : 10479

فرمت دانلود : رار/ زیپ

مبلغ : 6900 تومان

خرید و دانلود

 

پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی

پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی

 

چکیده پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی :
در این پایان نامه، ساختارهای مختلف لیزر نیمه هادی و خروجی آنها مورد بررسی قرار گرفته است و عوامل موثر بر این خروجی ها همچون جریان آستانه و تلفات اپتیکی بیان شده است. در نهایت با استفاده از طیف های دیود لیزری طول کاواک لیزر محاسبه شده است.

ساختار دیود لیزری از ۵ لایه رونشستی توسط دستگاه LPE تهیه شده است که ضخامت لایة میانی یا لایة فعال برابر ۰۵/۰ میکرون می باشد. چگالی ناخالصی توسط دستگاه SIMS مورد بررسی قرار گرفته است که نشان می دهد چگالی ناخالصی در عرض لایه رونشستی کاملاً یکنواخت است و ضخامت لایه ها از ۸ میکرون تا ۰۵/۰ میکرون به وسیله دستگاه AFM اندازه گیری شده است. شدت جریان آستانه در حدود A/cm2 70 برای تراشه ای به طول و عرض ۲۰۰*۳۰۰ میکرون محاسبه شده است. مدهای ظاهر شده در شدت جریان بالاتر از آستانه، Ith ، کاملاً مشهود است که نشان می دهد دیود ساخته شده پرتو لیزری از خود تابش می کند. در نهایت با استفاده از رابطه  طول کاواک برای طیف‌های به دست آمده محاسبه شده که مقدار ۲۰۶ میکرون به دست آمده است که با مقدار تجربی ۶% خطا وجود دارد.


قسمتی از پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و كاواك در لیزر نیمه هادی :

فصل 1
مقدمه ای بر لیزر (مبانی لیزر)
مقدمه:

تا سال 1960 اپتیک، صنعت نسبتاً کوچکی را تشکیل می داد که مباحث نسبتاً جامع و تکامل یافته چون ابزارهای نوری، دوربین ها، میکروسکوپ ها، و کاربردهای عملی را در بر می گرفت بعدها لیزر پای بر صحنه نهاد ابتدا لیزر یاقوت، گازی و سپس لیزر تزریقی نیمرسانا اوایل، بصورت اساسی به کاربردهای لیزر دست نیافته بودند اما در مرحله جدیدتر توانستند به امکانات بالقوة لیزر در مخابرات، در پردازش، ذخیره و بازاریابی اطلاعات در جراحی چشم از طریق لیزر، الگوی برش لیزری، برش فولاد با لیزر و استفاده از لیزر در مرحله ای از تولید سوخت هسته ای و دگرگونی های عظیم در مخابرات نوری و …دست یابند

پیدایش تارهای شیشه ای بسیار کم اتلاف باعث شده است که مخابرات لیزر، جایگزین بسیار باارزش برای اتصال های سیمی مطرح شود بطور کلی لیزر تحول عظیمی در زندگی بشر و دنیای اطلاعات و …بر جای گذاشت اهمیت لیزر نیمه هادی، بیشتر بخاطر داشتن ساختار بسیار کوچک و نسبتاً ارزان با قابلیت بسیار زیاد در صنایع مخابرات می‎باشد بسامد نخستین لیزر، یاقوت، در طول موج عبارتست از که کمیت مورد توجه هر مهندس مخابرات است حال اگر فقط 1% از این بسامد حامل برای پهنای باند اطلاعاتی بکار گرفته شود در این صورت یک کانال مخابراتی فراهم می‎آید که ظرفیت آن دو تا سه مرتبه بزرگی (102 تا 103) از پهن ترین کانال های موجود بیشتر است

برخی ارتباط های تقویت رادیویی میکروموجی که شرکت مخابرات از آن ها بهره می‎گیرد دارای پهنای باند اطلاعاتی، شامل 10% از بسامدهای حاصل است در نتیجه یک باریکة لیزر می‎تواند تعداد زیادی برنامة تلویزیونی (با پهنای باند MHZ5) و تعداد زیادی مکالمة تلفنی (پهنای باند برای هر مکالمه تلفنی KHZ40) را به صورت همزمان منتقل کند

 

هدف:

هدف از انتخاب این موضوع، لیزر نیمه هادی، از چندین بخش تشکیل یافته است:

1- لیزر نیمه هادی به خاطر سهولت کاربرد و کارایی وسیع آن در مخابرات از مهمترین نوع لیزرها می‎باشد

2- توان الکتریکی مصرف شده برای راه اندازی لیزر نیم رسانا بسیار پایین تر از سایز لیزرها می‎باشد چنین لیزری ممکن است با بازده بالای 50% کار کند علت بالا بودن بازده، بخاطر کوچک بودن ابعاد و در نتیجه بالا رفتن چگالی جریان می‎باشد

3- در لیزر نیمه هادی آینه معمولی، به عنوان فیدبک اپتیکی وجود ندارد در چنین لیزری آینه های لیزری، از برش (کلیو) نمودن ساختار بلوری ایجاد می‎شود

4- قابلیت کنترل خروجی با استفاده از تغییرات در ساختار نیمه هادی (اعم از ناخالصی ها و گاف نوار و …)



در این مطالعه، سعی شده است تا با بررسی روابط میان پارامترهای مختلف اعم از جریان آستانه، توان خروجی، اثرات موجبری و …بتوان با تقریب خوبی، خروجی مورد نظر در کارهای مختلف را تولید نمود

شباهت و تفاوت لیزر نیمه هادی با سایر لیزرها:

لیزرهای نیمه هادی شبیه سایر لیزرها (لیزر حالت جامد، یاقوت و …) هستند و در آنها تابش گسیلی دارای همدوسی زمانی و مکانی بوده و پرتو لیزری آنها بسیار تک رنگ (پهنای باند کوچک) و از راستاییِ زیادی، برخوردار هستند اما لیزرهای نیمه هادی در بعضی جنبه ها با سایر لیزرها تفاوتهایی دارند از جمله:

فهرست مطالب پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و کاواک در لیزر نیمه هادی :
    چکیده
    فصل اول : مقدمه ای بر لیزر (مبانی لیزر)
    مقدمه
    هدف
    شباهت و تفاوت لیزر نیمه هادی با سایر لیزر ها
    خواص بار یکه لیزر
    انواع لیزر
    وارونی انبوهی
    پهن شدگی طیفی و انواع آن
    انواع کاواک نوری (فیدبک)
    برهم نهی امواج الکترومغناطیسی
     فصل دوم : لیزر نیمه هادی و انواع ساختار آن
    مواد نیمه هادی
    بازده گسیل خودبخودی
     انواع باز ترکیب
    گاف انرژی و انواع آن
    وارونی انبوهی و روش پمپاژ در لیزر نیمه هادی
    اتصال p- n اولین تحقق لیزر نیمه هادی
    انواع ساختار ها
    ساختار DFB
    تاثیرات دما به طیف گسیلی ساختار ها
    مختصری راجع به بحث نوری
     لیزر های نیمه هادی و دیود های نور گسیل
    جریان آستانه – خروجی
    روش های بهبود و افزایش بازده کوانتومی داخلی
     لزوم اتصالات اهمی
    فصل سوم : طیف خروجی لیزر نیمه هادی و عوامل مؤثر بر آن
    تغییرات چگالی جریان آستانه و فشار هیدروستاتیکی
    واگرایی پرتو خروجی
    خروجی ساختار ها
    محاسبه پهنای طیف در لیزر های نیمه هادی در ساختار های مختلف
    انواع پهنای طیف
    کوک پذیری لیزر نیمه هادی
    روابط و معادلات مهم در تولید و بازترکیب حامل ها
    بهره در حالت پایا و جریان آستانه
    اهمیت کاواک لیزر
    مدهای تولید شده در داخل کاواک
    تفاوت اساسی مدهای طولی و عرضی
     فصل چهارم : بررسی و تحلیل طیف های خروجی (کار های تجربی)
    پیشنهادات و نتایج
    انواع اتصال دیود و طیف خروجی
    ۱-   مشخصه ولتاژ- جریان (V- I)
    ۲-   مشخصه جریان- مقاومت دینامیکی
    ۳-   مشخصه جریان- توان (P- I)
    ۴-   مشخصه جریان- راندمان کوانتومی دیفرانسیلی
    ۵-   مشخصه توان طول موج
    نمودارهای تجربی
    نتایج
    پیشنهادات
    منابع فارسی
    منابع لاتین





فهرست منابع استفاده شده در  پایان نامه ارتباط بین طیف خروجی و کاواک در لیزر نیمه هادی :
1-    اوراسیو سوولتر- ترجمه: اكبر حریری، حسین گل نبی. اصول لیزر
2-    ج ویلسون- ج. ف. ب هاوكز. ترجمه: دكتر عباس بهجت. اصول لیزر و كاربردها
3-    جوزف تامس وردین ترجمه: دكتر محمد كاظم مروج فرشی- دكتر حسین گل نبی الكترونیك لیزر
4-    رسالة دكتری برق الكترونیك، مدلسازی و شبیه سازی نور در لیزر نیمه هادی عباس ظریفكار- تابستان 1383 دانشگاه تربیت مدرس
5-    پایان نامه كارشناسی ارشد الكترونیك- شبیه سازی و آنالیز یك لیزر نیمه هادی با ساختار Index Guided حسین سالار عابدی پاییز 1377 دانشگاه تربیت مدرس
6-    پایان نامه كارشناسی ارشد مهندسی برق الكترونیك، آنالیز و شبیه سازی ساختار استاتیك لیزر نیمه هادی در سطح گسترده. حمیدرضا شیركوهی. تابستان 1376 دانشگاه تربیت مدرس
7-    پایان نامه كارشناسی ارشد. لیزرهای GaAs و كاربردهای آن در مخابرات. محمدعلی صادق‌زاده، دانشگاه اصفهان، 1368
8-    پایان نامه كارشناسی ارشد، بررسی تحلیلی طیف اپتیكی لیزرهای نیمه هادی. فاطمه وزیری، 1377 دانشگاه تربیت مدرس
9-    پایان نامه كارشناسی ارشد، بررسی و ساختار لیزری GaAs. ناصر مصلحی میلان- دانشگاه یزد.

 
Refrence
Books:                 
[1]. Mitsu Fukuda , Reliability and Degradation of semiconductor lasers and LEOS, Boston London 1991.
[2]. Motoichiahtsu, Frequency control of semiconductor lasers. Tokyo institut of technology. 1996.
[3]. Tet Sahiko. Ikegami , shoichi sudo, Yoshihisa sakai , Frequency stabilization of semiconductor laser Diode Boston London 1995.
[4]. Takahiro Numa. Fundamentals of semiconductor lasers. Optical sciences 1993.
Papers:
[5]. Diode lasers and photonic integrated circuids
[6]. N. C. Frateschi. A. P. kanjamalu, and A. F. J. levi Appy phys 66 (15) 1995., polarization of lasing emission in micro disk laser diodes.
[7]. Eur. J. phy. 18 (1997) 63-67. Analysis of light- emission processes in light- emitting diodes and semiconductor lasers. 
[8]. Am chinley , AW Parke, GJHughes A Tomi cally clean semiconductor surfaces J. Phy. D: Apply phys 13 (1980)
[9]. A. J. Kent, A. Egan. J. G. Mcinerney , J. r. mloney, Enhanced diffraction limited out put power of tapered gain semiconductor lasers 1999/vol.2. No 13/optics EXPRESS.
[10]. Sugimimyra, A, IEE. J. Quantum Electron vol __ 5 P. 627.  1981
[11]. No Holonyak Jr and S.F. H. H. Dill , Jr. stimulated emission of radiation from GaAs p-n Junction. Apply phys lett 1 (1962)
[12]. M. W. Fleming and A. Mooradian. Fundamental line broadening of single mode (GaAl)As diode ___ lasers. Apply phys. Lett 38  511-513 (1981)
[13]. M. okai and T. Tuchiya , Tunable DFB lasers with ultra – narrow spectral line width. Electron lett 29 , 349- 351 (1993).
[14]. M. Okai, spectral characteristics of distributed feedback semiconductor lasers and their improvements by corrugation- pitch- modulated structure. J Appl. Phys 75, 1-29 (1994).
[15]. M. Okai, T. Tsuchiya. A. Takai , and N. Chinone factors limiting the spectral line width of CPM- MQW- DFB lasers. IEEE photo. Technol lett 4. 526- 528 (1992)
[16]. M. W. Fleming and A. Mooradian , Fundamental Appl. Phys. Lett. 38. 511-513 (1981).
[17]. M. Aoki , K. Uomi, T. Tsuchiya, s. sasaki , M. okai , and N. Chinone , Quantum size effect on longitudinal spatial hole hurning in MQM   shifted DFB lasers. IEEE. J. Quantum Electron 1991.