Abstract
The influence of indium percentage on dynamical characteristics of InxGa1-xAs/GaAs(001) quantum dot lasers (QDLs) is investigated. Energy levels of self-organized truncated-cone-shape QDs are calculated by means of the eight-band k.p model, and their dependence to indium percentage is surveyed. Then, by presenting a three-level model and numerical solution of the resulting rate equations, laser properties are determined. Our results show that inclusion of more indium gives rise in the reduced energy gap and electron-hole recombination energy. Moreover, lasing process for both Ground State (GS) and Excited States (ES) sound to be sensitive to indium percentage. It is shown that rise of indium percentage at fixed injected current results in the increased ES turn-on delay and GS photon number and 3dB modulation bandwidth, and decreased ES photon number, GS turn on delay, amplitude of relaxation oscillations, output power, and ES 3dB modulation bandwidth; but has no effect on threshold current and laser gain. At last, we find an optimized cavity length which was likely to be independent of indium percentage
چکیده
تأثیر درصد ایندیم بر ویژگی های دینامیکی لیزر نقطه کوانتومی InxGa1-xAs/GaAs(001) بررسی شده است. سطح انرژی نقاط کوانتومی مخروطی سربریده خودسامانی با استفاده از مدل k.p هشت نواره محاسبه و وابستگی آن به درصد ایندیم مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، با ارائه یک مدل چهار ترازی و حل عددی معادلات نرخ خواص لیزر تعیین می شود. نتایج ما نشان می دهد که گنجاندن ایندیم بیشتر موجب کاهش گاف نواری و انرژی بازترکیب الکترون-حفره می شود. علاوه بر این، لیزردهی برای هر دو حالت پایه (GS) و برانگیخته (ES) حساس به درصد ایندیم است. نشان داده شده است که افزایش درصد ایندیم در جریان تزریقی ثابت موجب افزایش زمان تأخیر روشن شدن در ES و تعداد فوتون GS و پهنای 3dB نوار مدولاسیون و کاهش تعداد فوتون ES، تأخیر روشن شدن GS، دامنه نوسانات واهلشی، توان خروجی، و پهنای 3dB نوار مدولاسیون ES می شود اما هیچ تأثیری بر جریان آستانه و بهره لیزر ندارد. سرانجام، ما یک طول کاواک بهینه پیدا کردیم که مستقل از درصد ایندیم بود.
1-مقدمه
مطالعه ساختار نیمه هادی ما را قادر می سازد تا پارامترهایش از قبیل سطح انرژی، گاف انرژی، و ساختار نواری را کنترل نماییم [1]. مهندسی این عوامل منجر به دستگاه های جدید با عملکرد بالا مانند بسیاری از انواع لیزرها می شود که هر کدام برای یک برنامه خاص مناسب است. نانوساختارهای نیمه هادی شامل چاه کوانتومی (QW)، سیم کوانتومی (QWR) و نقاط کوانتومی (QD) است که در آن حامل به ترتیب به یک، دو، یا سه بعد محدود می شود...