تحلیل پاسخ زمانی و نایکوئیست لیزر خودسامانده نقطه کوانتومی ingaas-gaas با استفاده از مدل تابع انتقال

با استفاده از معادلات نرخ لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی ایندیم گالیم آرسناید گالیم آرسناید، تابع انتقال این نوع لیزر استخراج و ارائه می شود بطوریکه با بهره گیری از آن می توان انواع تحلیلهای حوزه زمان و پایداری در حوزه فرکانس را انجام داد. در حوزه زمان، تابع انتقال ارائه شده رفتار حالت گذرا و دائمی لیزر را به صورت یکجا محاسبه می کند. همچنین این تابع انتقال می تواند در شبیه سازهای مداری نظیر اسپایس جهت شبیه سازی مدارات الکترواپتیکی با مقیاس بزرگ استفاده شود. پس از استخراج تابع انتقال مذکور، پاسخ حوزه زمان لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی و دیاگرامهای پایداری نایکوئیست آن محاسبه شدند. در این دیاگرامها اثر تغییر رفتار دینامیک حاملها بر روی پاسخ خروجی لیزر بررسی شده است. نتایج حاصل از تابع انتقال ارائه شده نشان می دهد افزایش طول عمر آرامش حاملها باعث کاهش دامنه نوسانات گذرا و پایداری نایکوئیستی بیشتر و افزایش زمان بازترکیب در نقطه و چاه کوانتومی لیزر باعث افزایش دامنه نوسانات و پایداری نایکوئیستی کمتر در توان خروجی آن می شود. بر خلاف سیستمهایی نظیر خطوط ارتباطی و ترانزیستورها که پاسخ حوزه زمان و پایداری نایکوئیستی در آنها قبلا بررسی شده است، نتایج به دست آمده نشان می دهد در لیزر خود سامانده نقطه کوانتومی نسبت پیک توان خروجی در حالت گذرا به توان حالت پایدار بسیار بزرگ است. هر یک از این پیکها در توان خروجی لیزر می تواند ورودی مدار بعدی متصل به لیزر را دچار آسیب و یا سردرگمی منطقی کند.

Time Domain and Nyquist Analysis of InGaAsGaAs Semiconductor SelfAssembled Quantum Dot Lasers Based on Transfer Matrix Method

AAbstract: Transfer function of the InGaAs/GaAs SAQD laser is calculated using its rate equations. Using the calculated transfer function, time and frequency analysis can be implemented completely. In the time domain, the calculated transfer function can show the transient and steady state response of the laser. Also this transfer function can be used in circuit simulator such as SPICE in order for analyzing the electrooptical VLSI circuits. After the calculation of the transfer function, time domain together with Nyquist responses has been calculated. The effect of carrier dynamics on the output response of the laser is analyzed in this case. Nyquist diagram is selected in this analysis because one can predict the closed loop system using the open loop system. Unlike the systems such as interconnects and transistors that are analyzed before, the results reveal that in SAQDLs, the ratio of the transient peak overshoot in the output power to stable output power is very large. Accordingly in integrated circuits that use SAQDLs, amplification of each overshoots in output power of the laser can deteriorate the input of the next circuit module on the chip or shock to it. This increases the importance of the stability analysis in SAQDLs for more reliability.