نشان می دهیم که پاسخ دینامیکی لیزرهای نقطه کوانتومی نیمه هادی پمپ الکتریکی می تواند بصورت کمّی از طریق مشخصه قوی غیرخطی فرایندهای پراکندگی الکترون-الکترون قابل درک باشد. شبیه سازی های متعددی برای ترکیب رویکردهای میکروسکوپی که برای نرخ پراکندگی غیرتابشی محاسبه می شود را با مدل نرخ معادله استفاده شده برای مدل سازی به کار انداختن رفتارهای پیچیده دینامیکی ارائه شده است. تاخیر به جریان انداختن شبیه سازی، فرکانس نوسانات ضعیف، پاسخ مدولاسیون سیگنال کوچک و الگوهای چشم لیزرهای نقطه کوانتومی ارائه شده اند و با نتایج تجربی در طول موج 1300 نانومتر مقایسه شده اند. میرایی شدید نوسانات ضعیف به یک مکانیزم غیر عادی نسبت داده شده است که شامل جذب اوگر ، شامل فرایند ترکیبی حفره-الکترون که از لایه خمیری به سمت نقطه کوانتومی می رود و بر پایه درجه وابستگی جریان پمپ تراکم حفره و الکترون وابسته است.

مقدمه

          لیزرهای نقطه کوانتومی QDبهترین کاندید برای مخابرات سرعت بالای آینده است و در حال حاضر با توجه به ویژگی‌های مهم مثل آستانه هدایت جریان، پایداری دما، تولید صدا و عدم حساسیت فیدبک  [3-1] به لیزرهای کوانتومی ترجیح داده می‌شود. به هر حال، فرکانس قطع و نرخ انتقال داده‌ها باید بیشتر بهبود یابند تا در مصارف صنعتی مهم جلوه کنند. بنابراین نیاز است تا محدودیت‌ها در کارایی و نحوه بهبود آن‌ها شناسایی شود. برای رسیدن به این هدف، درک اصولی دینامیکی در سطح میکروسکوپی لازم است. این هدف مدل‌سازی زیر از یک سیستم لیزری نقطه کوانتومی مدل شده است که ترکیبی از یک روش میکروسکوپی برای محاسبه نرخ پراکندگی غیر تابشی الکترون-الکترون با یک مدل نرخ معادلات مورد استفاده برای مدل‌های رفتار ترتیبی  پیچیده دینامیکی است، می‌باشد. بنابراین، این فراتر از نرخ معادلات استانداردی می‌رود [12-4] که به طور مشابه در لیزرهای کوانتومی استفاده شده است [13 و 14]. از آنجا که در اینجا تمرکز ما بر روی ویژگی‌های طیفی مانند سوزاندن گودال طیفی، انبساط ناهمگن و فرایندهای خفیف نقاط درونی نیست، ویژگی‌هایی که در کارهای دیگر در نظر گرفته شده است [11 و 17-15] در اینجا نادیده گرفته می‌شود.

          به طور کلی یک توصیف میکروسکوپی کامل از دینامیک لیزرهای نقطه کوانتومی بالاتر از آستانه هدایت نیاز به توصیف دینامیک قطبش و جمعیت از یک توزیع ناهمگن از نقطه‌های کوانتومی در یک رژیم [18]، لایه آغشته کوانتومی و مناطق عمده تزریق پمپ می‌باشد. فعل و انفعالات الکترون‌ها در این مراحل توسط فایندهای خفیف وابسته مثل اثر متقابل الکترون-الکترون و الکترون-فنون تامین می‌شود. یک روش میکروسکوپی کامل [19] برای همه مقیاس‌های زمانی وطولی، دینامیک لیزرهای نقطه کوانتومی است که تا به حال به صورت عددی خیلی بیشتر از تقاض می‌باشد. برای مثال، یک سلسله مراتب دینامیکی برای دینامیک جمعیت و مدولاسیون لیزرهای نقطه کوانتومی در تقریب زمان خفیف در مرجع 20 تعیین شده است و مطالعه همبستگی کوانتومی در انتشار نوری در مرجع 21 آمده است.

این مقاله در نشریه APS منتشر شده و ترجمه آن با عنوان لیزرهای نقطه کوانتومی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:

Turn-on dynamics and modulation response in semiconductor quantum dot lasers