دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی برق-الکترونیک
عنوان:
مدلسازی مداری لیزر با ساختار چاه کوانتمی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فصل اول: مقدمه
امروزه با مطرح شدن نور بعنوان یک حامل مناسب برای انتقال اطلاعات از طریق فیبر نوری، در
سیستمهای مخابرات نوری جایگاه خاصی پیدا کرده اند و قطعات الکترونیک نوری همچون منابع نوری
(لیزرها)، آشکار سازها (فوتو دیودها)، تقویت کننده های نوری نیمه رسانا و… بعنوان عناصر اصلی این
سیستمها تأثیر مهمی را ایفا می کنند.
در سالهای اخیر لیزرهای نیمه رسانا، بویژه لیزرهای چاه کوانتمی بطور وسیعی در سیستمهای ارتباط
نوری، مدارات مجتمع نوری، پرینترهای لیزری، دیسکهای فشرده، پوینترهای لیزری و نمایشگرهای
لیزری استفاده می شوند.
برای توصیف رفتار اینگونه لیزرها روشهای مختلفی هست که یکی از آنها مدلسازی مداری و
تحلیل با بهره گیری از شبیه سازهای مداری می باشد. شبیه سازهای مداری ابزارهایی قدرتمند برای طراحی
و تحلیل افزاره های نوری و درایورهای آنها هستند. در شبیه سازی های مداری، تئوریها و مسائل اساسی
فیزیک افزاره ها به صورتی تبدیل می گردند که با استفاده از مدارهای الکتریکی قابل اظهار باشند.
طراحی و شبی هسازی قطعات و سیستمهای الکترونیکی نوری در ابزارهای کامپیوتری قبل از ساخت،
آنها می تواند در بهینه سازی و تعیین پارامترهای قطعه بسیار مفید باشد. امروزه تکنولوژی لازم برای
شبیه سازی سیستمهای الکترونیکی کاملاً توسعه پیدا کرده می باشد. این تکنولوژی در زمینه الکترونیک
و مشابه آن رفتار و SPICE نوری در حال توسعه و تکامل می باشد. لذا می توان با کمک ابزارهایی مانند
عملکرد قطعات الکترونیکی نوری را از لحاظ الکترونیکی و نوری بطور همزمان مطالعه و مدلسازی
نمود.
در شبیه سازی لیزر نیمه رسانا، مدلسازی بایستی در سطحی باشد که بتوان مکانیزمهای فیزیکی داخل
قطعه را با جزئیات کامل مدل نمود. بسیاری از مدلها مشتمل بر آنالیزهای چندبعدی، نظیر مطالعه
رفتار الکتریکی در کنار مطالعه مشخصات نوری قطعه می باشد. حجم بالای محاسبات که در ذات
برنامه های شبیه سازی عددی می باشد، استفاده از شبیه سازهای مداری را در مقایسه با دیگر ابزارهای
طراحی سیستمهای الکترونیکی نوری تقویت می کند.
همانطور که گفته شد مدلسازی قطعات نوری مشتمل بر مطالعه رفتار الکترونیکی و نوری آنهاست، لذا
شبیه سازی بایستی به دفعات تکرار شود تا بتوان با در نظر داشتن مشخصات تعیین شده به مقدار بهینه برای
بعضی پارامترهای مهم دست پیدا کرد. پس نیاز به مدلهایی با حجم محاسباتی کمتر بسیار مورد توجه
می باشد اگرچه لازم به یادآوری می باشد که نباید دقت این ابزارها و مدلها از مقدار مشخصی کمتر باشند.
در طی بیست و پنج سال اخیر مدلسازی لیزر با کمک المانهای مداری مثل ترانزیستورها، مقاومتها و
خازنها رشد چشم گیری داشته می باشد. مدلهای لیزر در سطح المانهای مداری، طراحی مدارات مجتمع
الکترونیکی نوری یا مدارات ترکیبی نوری- الکترونیکی را امکا نپذیر می سازند. در این شبیه سازیها
تعیین م یشود. SPICE مشخصات دقیق ترمینالهای لیزر در محیط استاندارد شبیه سازی مانند
در تعدادی از موارد مهم و قابل توجه که در اینجا به طور اختصار عنوان می شود، از معادلات نرخ به
مقصود توصیف رفتار لیزر استفاده شده می باشد و با استفاده از شبی هسازهای مداری عملکرد آنها مورد
به مقصود پیاد هسازی RLC یکی از افرادی می باشد که از یک مدار ] مطالعه قرار گرفته می باشد. کاتز
سیگنال کوچک معادلات نرخ برای حاملها و چگالی فوتونها بهر هگرفته می باشد. مدل سیگنال بزرگ
ارائه شده که در آن از معادلات نرخ تک مدی استفاده شده می باشد. مقالات اخیر توسط تاکر
QW مشتمل بر پیشرفتهای قابل توجهی در اظهار رفتار لیزر با جزئیات بسیار، نظیر مدلسازی لیزرهای
برپایه معادلات نرخ را ارائه دادند و در QW  مدل مداری سیگنال کوچک لیزرهای ] هستند. کان
آن حمل و نقل حاملها بین چاه کوانتومی و لایه های تحدید نوری مطالعه شده می باشد. این در حالیست
نیز مدار آثار سیگنال بزرگ لیزر چاه کوانتومی را مدل کرد هاند. بیوترا  و تسو  که لیو
معادل لیزر را با لحاظ کردن اثر حرارتی ارائه نموده می باشد. صالحی اثر چگالی نقصها در ناحیه فعال
را با اضافه کردن معادله تغییرات این حاملها به معادلات نرخ مدل نموده می باشد.
نیز اثر ترازهای بالای چاه 5 را در نظر گرفته می باشد و فرمول تجربی بهره برحسب جیان جون
 تغییرات فرکانس چگالی حاملها که در معادلات کاربرد دارد را اظهار نموده می باشد. زوتسچر
ساخته شده را اندازه گیری نموده و با نتایج InGaAS −GaAS (چیرپ ) یک لیزر چاه کوانتمی
شبیه سازی عددی آن مقایسه نموده می باشد.
با در نظر داشتن اهمیت فوق العاده لیزرهای چاه کوانتومی با ساختار غیر همجنس تحدید جداگانه 8 و کاربرد
وسیع آنها، این نو ع لیزر در این پایا ننامه مطالعه و مدلسازی مداری این نوع ساختار انجام شده می باشد .
با استفاده از مدل مداری می توان به پاسخهای سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ لیزر چاه کوانتمی
، دست پیدا کرد . همچنین پارامترهای مهمی از قبیل تاخیر زمانی روشن شدن لیزر، فرکانس واهلش
عرض باند مدولاسیون و میزان حساسیت پارامترهای فوق به تغییر جریان بایاس را مشاهده نمود.
می باشد، مواردی از قبیل تاثیر تغییر طول SCH بکار رفته در این پژوهش QW از آنجا که ساختار لیزر
می باشد، بر تاخیر زمانی روشن شدن SCH-QW را که مانند پارامترهای مهم در طراحی لیزر SCH
لیزر، فرکانس واهلش و عرض باند مدولاسیون مطالعه می شود.
در این پژوهش کوشش بر آن شد که مشخصه چیرپ نیز مطالعه و توسط مدلسازی مداری شبیه سازی
شود. پدیده چیرپ لیزر در مشخصه سیستم های انتقال اهمیت می یابد، چیرپ فرکانس برای ارتباطات
مخابراتی بسیار مضر می باشد زیرا منجر به تعریض قابل ملاحظه پالسهای نوری در هنگام انتشار و
تفرق غیر همسان در فیبرهای نوری می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.