UZUN DALGABOYLU VE KONİK YAPILI YARIİLETKEN LAZERLERİN ÜRETİMİ, DENEYSEL VE TEORİK OLARAK İNCELENMESİ

Yıl 2012, Cilt: 27 Sayı: 3, 0 - , 19.02.2013

Bülent Çakmak Çağlar Duman

Öz

Bu çalışmada, 1300 nm ve 1550 nm’de çalışan yarıiletken lazerlerin fabrikasyonu ile ışık çıkışı-akım (P-I) veboylamsal mod spektrumunu içeren karakterizasyon ölçüm sonuçları sunulmaktadır. Ayrıca lazer orandenklemleri kullanılarak lazerin P-I karakteristiğinin ve boylamsal mod spektrumunun modelleme sonuçları daelde edilmiştir. Elde edilen modelleme sonuçlarının deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Her ikilazer türü için gerçekleştirilen çalışmalarda eşik akımı 30 mA ölçülürken, bu değer modellemede 27 mA olarakelde edilmiştir. Ayrıca lazer kavite uzunluğunun artışı ile kayıpların artışından dolayı eşik akımının da arttığıgözlemlenmiştir. Buna ilave olarak ölçülen optik spektrumun merkezi dalgaboyları tasarım değerlerine yakınelde edilmiştir. Son olarak, 1300 ve 1550 nm lazerlerin 3-dB spektral genişlikleri deneysel olarak ve modellemeile bulunmuştur. 3-dB spektral genişlik bakımından ölçüm ile simülasyon arasındaki fark 1550 nm lazerlerde 1.6nm iken, bu değer 1300 nm lazerlerde 10 nm olarak elde edilmiştir. 1550 nm lazerler için elde edilen bu farkdiğerine göre çok daha düşük olduğundan 1550 nm lazerlerin 1300 nm lazerlere göre daha kararlı bir spektraldeğişime sahip oldukları sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Yarıiletken Lazerler, Fabrikasyon, Karakterizasyon Ölçümleri, Oran Denklemleri.

Kaynakça

• Salehi, M.R. ve Cabon B., "Circuit Modeling of
• Quantum-Well Lasers for Optoelectronic
• Integrated Circuits (ICs) Including Physical
• Effect of Deep-Level Traps", IEEE Journal of
• Quantum Electronics, Cilt 38, No 11, 1510-
• , 2002.
• http://www.sans.org/reading_room/whitepapers/p
• hyscial/fiber-optics-securityvulnerabilities_
• -
• Agrawal, G.P. ve Dutta, N.K., Semiconductor
• Lasers, Van Nostrand Reinhold, New York,
• A.B.D., 1993.
• Alam, M.A., Hybertsen, M.S., Smith, R.K. ve
• Baraff G.A., "Simulation of Semiconductor
• Quantum Well Lasers", IEEE Transactions on
• Electron Devices, Cilt 47, No 10, 1917-1925,
• -
• Piskorski, L., Sarzala, R.P. ve Nakwaski, W.,
• “Investigation of Temperature Characteristics of
• Modern InAsP/InGaAsP Multi-quantum-well TJVCSELs
• for Optical Fibre Communication”,
• Opto-Electronics Review, Cilt 19, No 3, 320-
• , 2011.
• Yıldırım, R. ve Celebi, F., “Harmonic Amplitude
• Control in Laser Diodes with Non-linear
• Feedback, Journal of the Faculty of
• Engineering and Architecture of Gazi
• University, Cilt 25, No 1, 163-170, 2010.
• Lin, Zr., Liu, Ck., Keiser, G., Lee, Sl., Lai, Kc.,
• Chang, Hc., Tseng, Cl., Jou, Jj., “A Low-Cost
• Passive Optical Network For Television
• Broadcasting and High-Speed Bidirectional
• Communications in Intelligent Buildings”,
• Journal of the Chinese Institute of Engineers,
• Cilt 33, No 5, 707-716, 2010.
• Ab-Rahman, M.S., Hassan, M.R, “Theory of Cut-
• Off Temperature of Operation Of Uncooled
• Semiconductor Laser Diode, European Physical
• Journal-Applied Physics, Cilt 50, No 2, 2010.
• Yoshino, M., Miki, N., Yoshimoto, N.,
• Kumozaki, K., “Multiwavelength Optical Source
• for OCDM Using Sinusoidally Modulated Laser
• Diode”, Journal of Lightwave Technology, Cilt
• , No 20, 4524-4529, 2009.
• Tsai, Cl., Chou, Yl., Wang, Y.S., Chang, S.J.,
• Wu, M.C. ve Lin, W., “ 1.3 μm Straincompensated
• InGaAsP Planar Buried
• Heterostructure Laser Diodes with a TO-Can
• Package for Optical Fiber Communications”,
• Journal of The Electrochemical Society, Cilt
• , No 12, H903-H907, 2009.
• Das, B.A., Sengupta, I. ve Basu, P., "A Simple
• Spice Model for Traveling Wave Semiconductor
• Laser Amplifier", Microwave and Optical
• Technology Letters, Cilt 46, No 7, 1558-1561,
• -
• Agrawal, G.P., "Power Spectrum of Directly
• Modulated Single-Mode Semiconductor Lasers:
• Chirp Induced Fine Structure", IEEE Journal of
• Quantum Electronics, Cilt 21, No 6, 680-686,
• -
• Morishita, M., Ohmi, A. ve Nishizawa, J.,
• "Impedance Characteristics of Double
• Heterostructure Laser Diodes", Solid State
• Electronics, Cilt 22, No 11, 957-962, 1979.
• Lee, T.P., Burrus, C.A., Copeland, J.A., Dentai,
• A.G. ve Marcuse, D., "Short Cavity InGaAsP
• Injection Lasers: Dependence of Mode Spectra
• and Single Longitudinal Mode Power on Cavity
• Length", IEEE Journal of Quantum
• Electronics, Cilt 18, No 7, 1101-1112, 1982.
• Byrne, D.M. ve Keating, B.A., "A Laser Diode
• Model Based on Temperature Dependent Rate
• Equations", IEEE Photonics Technology
• Letters, Cilt 1, No 11, 356 359, 1989.
• Krstic M.M., Crnjanski J.V. ve Gvozdic D.M.,
• “Injection Power and Detuning Dependent
• Bistability in Fabry-Perot Laser Diodes”, IEEE
• Journal of Selected Topics in Quantum
• Electronics, Cilt 18, No 11, 826-833 2012.
• Alahyarizadeh G.H., Aghajani H., Mahmodi H.,
• Rahmani R. ve Hassan Z., “Analytical And
• Visual Modeling of InGaN/GaN Single Quantum
• Well Laser Based on Rate Equations”, Optics
• and Laser Technology, Cilt 44, No 1, 12-20,
• -
• Wang X. ve Chrostowski L., “High-Speed QModulation
• of Injection-Locked Semiconductor
• Lasers”, IEEE Photonics Journal, Cilt 3, No 5,
• -
• Schetzena M. ve Yildirim R., “System Theory of
• the Single-Mode Laser-Diode”, Optics
• Communications, Cilt: 219, No 1-6, 341–350,
• -
• Hassine L., Toffano Z., Lamnabhilagarrigue F.,
• Destrez A. Ve Birocheau C., “Volterra Functional
• Series Expansions For Semiconductor Lasers
• under Modulation”, IEEE Journal of Quantum
• Electronics, Cilt 30, No 4, 918-928, 1994.
• Tucker R.S., “High Speed Modulation of
• Semiconductor Lasers”, Journal of Lightwave
• Technology, Cilt: 3, No 6, 1180-1192, 1985.
• Olshansky R., Hill P., Lanzisera V. ve Powazinik
• W., “Universal Relationship Between Resonant-
• Frequency and Damping Rate of 1.3 μm
• InGaAsP Semiconductor Lasers”, Applied
• Physics Letters, Cilt 50, No 11, 653-655, 1987.
• Loyo-Moldonado, V. Mcdougall, S. D., Marsh, J.H.,
• Aitchison, J.S., Button, C.C., “Demonstration of
• passsive Q-switching in multiquantum well
• InGaAs/AlGaInAs diode laser”, Electronics Letters,
• Cilt 36, No 11, 952-953, 2000.