تحلیل، شبیه سازی و بهینه سازی لیزرهای آبشاری کوانتومی تراهرتز دو طول موجی با طول موج نوسان پایدار

طراحی لیزرهایی با طول موج نوسان در بازه تراهرتز یکی از درخواست های صنعت و از ضروریات توسعه در عرصه فناوری تراهرتز می باشد. در این پایان نامه ابتدا به لیزرهای نیمه رسانای آبشاری کوانتومی می پردازیم اهمیت لیزرهای چندطول موجی را متذکر شده و به طراحی آنها می پردازیم. همچنین مکانیزم لیزرهای دوطول موجی و روابط مربوط به بهره و معادلات آهنگ و فاکتورهای پراکندگی مختلف در ساختارهای کوانتومی آبشاری از نظر کوانتومی مطالعه و شبیه سازی کرده ایم. فوتونها بوسیله گذارهای درون زیر نواری الکترونیک که کاملاً درون نوار هدایت جایگزیده شده اند ، گسیل می شوند. و طول موج بوسیله مهندسی پهناهای چاه و سد در ساختارهای نامتجانس چند چاه کوانتومی انتخاب می شوند. ساخت لیزرهایی با چنین طول موج بلندی به طور سنتی چالش برانگیز است چون دستیابی به وارونگی جمعیت بین ترازهای انرژی نزدیک به هم مشکل است. این پایان نامه توسعه لیزرهای آبشاری کوانتومی تراهرتزی را گزارش می کند که در آنها حالت تابشی پایین تر با پراکندگی فونون نوری طولی مشدد تخلیه می شود. این مکانیزم موثر و حساس به دما است و از برگشت حرارتی به علت جدائی انرژی بزرگ بین تراز تابشی پایین تر و تزریق کننده جلوگیری می کند. هردو ویژگی برای عملکرد در دماهای بالاتر در طول موج های بلندتر مهم هستند. به همین سبب می خواهیم لیزر دو طول موجی و پایدار نسبت به شرایط محیطی طراحی ، شبیه سازی و بهینه سازی نمائیم. برای این کار از ساختار های کوانتومی آبشاری و با بهینه سازی ابعاد و ماده gan استفاده خواهد شد.