A Model of an actively mode-locked semiconductor laser

Abstract

Bu çalışmada, aktif mod kilitlenmiş yarıiletken lazerde çok kısa süreli darbe üretimi modellendi. Model, sonlu fark metodu kullanılarak sayısal olarak çözülen zaman ve pozisyona bağlı çok modlu ilerleyen dalga değişim denklemleri üzerine kuruldu. Standart olarak, 1.55 //m InGaAsP quantum-well lazeri seçildi. Fakat, bu model herhangi bir yarıiletken lazerin modellenmesinde kullanılabilir. Lazer diyodun önemli parametreleri olan kazanç katsayısı, kazanç sıkıştıma, iç kayıplar, ışımalı bileşim, ışımasız bileşim, Auger bileşimi, acuple katsayısı, yansımayı önleyici kaplama (AR coating), ve belirsiz ışıma ömrü dikkate alındı. İlave olarak, aktif mod kilitleme frekansı, DC ve RF akımın darbe genişliği (FWHM) üzerindeki etkiside incelendi. Darbe genişliği üzerindeki etkisi belirtilen parametreler arasından kazanç sıkıştırması, Auger ışıması, RF akımı ve frekansın en önemlileri olduğu belirlendi. Anahtar kelimeler: Yarıiletken laser, Aktif mod kilitlenmesi.

In this work, ultrashort pulse generation by an actively mode-locked semiconductor laser is modelled. The model based on multi-mode travelling-wave rate equations which are solved numerically by finite difference method as a function of both time and space variables. The parameters taken as standard are selected for 1.55/* m InGaAsP quantum-well laser. But the model can be used in the modelling of any semicoductor laser. The important laser diode and cavity parameters such as small-signal gain coefficient, gain compression, internal losses, radiative racombination, spontaneuos lifetime, nonradiative recombination, Auger recombination, coupling coefficient, AR coating and spontaneous emission lifetime are taken into account. In addition, the effect of mode-locking frequency, DC and RF current on the FWHM of the pulses are also investigated. Among the parameters that affect on the pulse duration are identified. Gain compression, Auger recombination, RF current and frequency are the most effective parameters. Key Words : Semiconductor laser, Active mode-locking. I