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JCMSuite应用—垂直腔面发射激光器(VCSEL)

助工
2024-08-23 13:22:24     打赏
垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 是一种特定的微型化半导体激光二极管。谐振腔通常由布拉格反射镜(分布式布拉格反射器DBR)构成,激光束发射垂直于顶部的表面。本教程案例展示了如何设置复杂的 VCSEL 几何形状,以及如何用其特有的 3D 模式轮廓、共振波长和质量因子(Q 因子)高效的计算腔膜。该设置紧跟文献中的案例(比恩斯特曼等人2001年发表的文章)。其结构形状是旋转对称的,因此您可以在圆柱坐标系统中使用共振模式求解器来计算共振。
 几何体(由一个二维平面几何形状围绕 y 轴旋转以产生三维器件几何结构)和各种网格生成参数在文件layout.jcm中定义。在此特定情况下,所有层(DBR、激发层、光圈层、腔层)都在绝对坐标中定义为多边形,精度低于纳米量级。
 设置网格选项,以便获得相对较大的且不太精细离散化的计算域。(在这种情况下,最薄的层只有 的厚度,而设备的直径是约 。在这种条件下,各向异性网格设置可以显著降低计算工作量。
 微小特征尺寸(Tiny Feature Size)选项实际上关闭了在所有层中比Tiny Feature Size=100单位长度小的网格划分。最小网格角度(Minimum Mesh Angle)选项可以设置锐角三角形。删除内约束选项(Remove Inner Constraints)可以引入亚网格,在垂直方向上通过放置几个相同材料构成的薄层靠近彼此来实现(在本案例中是在中央空腔区域完成的)。
 下图展示了上面所描绘的几何形状(左边上图DBR 是25组四分之一波层对,下面DBR 是30组四分之一波层对)和部分三角网格划分(右图,放大后是非常薄的激发层,可以看到具有尖锐三角形的各向异性网格)。

image.png

     通过计算的3D解决方案,可以将计算的场分布导出到2D截面进行后处理。下图展示了平行于对称轴且通过腔体中心的截面,左图显示了光强分布,右图是场矢量分量的实部( ):

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关键词: JCMSuite     应用     垂直     腔面     发射     激光器         

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