量子级联激光器生热的电路模型分析

通过分析量子级联激光器（QCL）中各量子阱的生热及阱间的热流输运情况,得到它的热输运方程,以此为基础类比电路理论建立了等效电路模型,利用matlab和EWB512分别进行理论与电路模拟,得到了它的生热特性,并对可能影响它的生热特性的一些因素进行了分析。     

量子级联激光器噪声特性的电路模拟

对文献报道的量子级联激光器的速率方程组进行简化,并引入Langevin噪声源,在单模与线性增益的情况下对速率方程进行了小信号处理,在此基础上构建了激光器的小信号电路模型,spice仿真结果表明激光器的噪声频谱的3-dB截止频率随光功率增加而增加,而噪声强度则随光功率增加而减少,当光功率很大时,它们都趋向于饱和值,得到的...     

量子级联激光器的发展及其应用

量子级联激光器作为新近出现的全固化小型理想中远红外激光源,引起了人们极大的兴趣,本文介绍了量子级联激光器的发展、应用状况及一些可能的应用范围。     

量子级联激光器的一种新的等效电路模型

采用电路建模方法,通过分析量子级联激光器（QCL,quantum cascade laser）中电子在子能带间跃迁机理和量子阱间的输运特性得到其二层级电子速率方程和光子速率方程,以此建立QCL的等效电路模型。电路模型的建立使得对QCL特性可以用通用电路仿真工具进行模拟仿真,克服了数值分析方法计算复杂,模拟时间长的缺点。...     

高效率量子级联激光器

由于宽带宽光通信和光记录应用的需求,二极管激光器的商业用途在过去十年中极大地提高。电子和空穴被电力射入激活区,以发射光子复合,激光波长基本由激活区的带隙决定。这些激光器在光谱的近红外(08～16μｍ)和可见光区(包括蓝光)达到高效率。但由于缺乏合适的高质量小带隙半导体,它在中红外光谱带(2～20μｍ)有严重缺陷。与现在广泛用于通信和消费电子器件的短波长材料(ＡｌＧａＡｓ/ＧａＡｓ,ＩｎＰ/ＧａＩｎＡｓＰ)相比,这些材料(如铅盐)一般不够耐用,难于处理,可靠性较低。中红外光谱(图1)称作“分子足迹区”,该区气体有与分子振动相关…     

无需空穴参与的量子级联激光器

无需空穴参与的量子级联激光器过去十年中，紧凑型半导体激光器使几个新技术领域获得发展。最引人注目的有光通信、光数据存储和光盘。但直至今日，半导体激光器只在相当窄的波段（主要是近红外）内得到发展，这点限制了其进一步应用。短波段激光器近来有了高速发展。红光...     

量子级联激光器热仿真与分析

针对大功率量子级联激光器对高散热能力的迫切需求,文章通过有限元法建立了常见器件结构的二维散热模型。在设置的热沉温度为293 K、波长为8.3μm、波导宽为8μm、发热功率为12.4 W的器件模型中,研究了不同器件散热结构和封装结构对量子级联激光器的温度及热通量分布的影响,进而评价器件的散热能力。结果表明,正焊无电镀金双沟道脊器件、正焊有电镀金双沟道脊器件和倒焊器件的最高温度分别为546,409和362 K。在掩埋异质结器件中,正焊无电镀金器件、正焊有电镀金器件、倒焊器件的最高温度分别为404,401和361 K。与使用铜底座相比,使用金刚石底座的掩埋异质结倒焊器件有源区的最高温度为355 K。对模型热通量分布进行了分析,发现掩埋异质结器件的热量分布更加均匀,有源区温度更低,这表明掩埋异质结更适合高功率器件。     

量子级联激光器的原理及研究进展

量子级联激光器的发明是半导体激光器领域里程碑的发展,开创了中远红外半导体激光的新领域,在红外对抗、毒品和爆炸物检测、环境污染监测、太赫兹成像等方向有广泛的应用前景.本文阐述了量子级联激光器的基本原理、以及材料和器件的研究,结合应用方向对其研究进展进行了综述性介绍.     

一种中红外量子级联激光器的热模型

采用电路建模方法,通过分析中红外量子级联激 光器(QCL,quantum cascade laser)中增益的 热依赖特性,运用简化的二层级电子速率方程和光子速率方程,建立了能体现温度变化对中 红外QCL光电性能影响的等效电路热模型。热模型的建立,使得对QCL热依赖特性可 以运用通用电路仿真 工具进行模拟仿真,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。利用PSPICE软件对 模型进行模拟分析,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了模型的实用性和 准确性。     

注入区势垒厚度对THz量子级联激光器光电特性的影响

为优化多量子阱结构THz量子级联激光器(QCL,qua ntum cascade laser)有源区的结 构设计,本文运用自洽数值求解与电路建模相结合的方法研究了器件有源层注入区势垒厚度 变化 对器件光电及温度特性的影响。首先采用自洽数值求解获得注入区势垒厚为3.0~6. 8nm器件非辐射 散射时间、自激发射弛豫时间以及电子逃逸时间等描述器件有源区输运特性的重要参量;然 后运用电路建 模方法基于三能级速率方程建立了器件的等效电路模型;最后运用电路仿真工具PSPICE对注 入区势垒厚 为3.0~6.8nm器件的光电特性进行了模拟分析,并讨论了器件有源层 注入区的势垒厚度参数变化对器件阈 值电流、输出光功率和输入阻抗等性能参数的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一 致,证明了 通过合理优化有源区的结构参数可以进一步提高器件性能。     

THz量子级联激光器跃迁速率的数值求解及验证

THz量子级联激光器(QCL,quantum cascade laser )有源区载流子的跃迁速率是研究激光器内部输运特性,模拟激光器特性和优化设计的关键 参数。本文针对跃迁速率的计算问题,在连续介质模型下提出了一种运用自洽方法和费米黄 金法则计算THz QCL有源区载流子跃迁速率的方法。方法考虑了包括电子-纵向光声子散射 、电子-电子散射机制以及电子-光子散射对跃迁速率的影响。利用本文方法对已报道的TH z QCL进行了数值模拟,讨论了温度参数和注入掺杂浓度参数对跃迁速率的影响并进行了模 拟分析,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了方法的适用性和准确性。本文方 法的提出为运用速率方程法进行THz QCL有源层的建模和优化设计提供了基础。     

基于电路建模的THz量子级联激光器稳态性能分析

通过改进的三能级速率方程运用电路建模方法建 立了太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL,quantum cascade)的一种等效电路模型。模型中, 涉及的非辐射散射时间、自激发射弛豫时间 以及电子逃逸时间均根据器件有源层结构参数通过自洽数值求解获得。采用该模型可运用通 用电路仿真工 具实现对THz QCL器件光电特性的模拟仿真,克服了数值分析方法计算复杂,模拟时间长的 缺点。运 用电路仿真工具PSPICE对3.9THz QCL的稳态特性进行了模拟仿真,并 讨论了温度变化对器件阈值电 流、增益系数、粒子数反转的影响,其分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了本 方法的适用性和准确性。     

（英）中红外量子级联激光器输运特性的仿真

基于一种非局域化的输运模型,对不同结构不同温度下的中红外量子级联激光器的输运特性进行了仿真。在这个模型中,利用量子隧穿、微带隧穿以及热载流子输运等长程载流子输运模型,对传统的扩散-漂移方程进行了矫正.并将基于上述集成模型的计算结果和实验结果进行了比较,通过拟合参数的合理设置,计算结果和实验结果得到了很好的吻合.     

半导体激光器改进电路模型的大信号验证

实现了一种可以对于反射系数进行精确建模的半导体激光器电路模型并且与传统模型进行了比较。在ADS(Advanced Design Systems)中使用了SDD(Symbolic Defined Devices)器件实现,对于速率方程进行了变形以改进模型的收敛性,该模型可用于大信号仿真。对于不同偏置条件下的半导体激光器的反射系数进行了仿真并且和测量结果进行了对比。首次在大信号仿真中验证了改进模型的精确性。     

EAM-DFB基于S参量和电路模型的特性分析

针对电吸收调制器集成分布反馈激光器(EAM-DFB)的光电混合和端口散射特征,提出了包含自发辐射和俄歇复合的有源等效电路模型,及其散射参量(S参量)求取模型。通过电路级模拟在不同典型参数下的S参量,研究了EAM-DFB的工作特性。模拟得到EAM-DFB的传输参量在-25dB至-60dB内,随频率增高而减小,在调制时增大,并反映出比直调DFB更大的带宽,而反射参量随频率增高而增大,结果与已有的理论和实验吻合。同时发现,减小自发辐射因子或增大驱动电流和限制因子,反射增大传输减小,但后者的传输参量减小缓慢平坦,对调制响应有所改善。