基于多模速率方程电路建模的太赫兹量子级联激光器稳态性能及输出光谱特性分析  被引量:1

Steady state responses and optical spectra simulation for THz quantum cascaded lasers based on a circuit-level model of multimode rate equation

在线阅读下载全文

作  者:祁昶[1] 艾勇[1] 石新智[1] 叶双莉[2] 江金光[3] 

机构地区:[1]武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079 [2]武汉大学印刷与包装系,湖北武汉430079 [3]武汉大学卫星导航定位技术研究中心,湖北武汉430079

出  处:《光电子.激光》2015年第4期617-622,共6页Journal of Optoelectronics·Laser

基  金:国家自然科学基金(61106067;51107089;61006080);国家自然科学基金(41274047;武汉市应用基础项目2014010101010007)资助项目

摘  要:通过改进的三能级多模态速率方程,运用电路建模方法,建立了太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)的一种等效电路模型。由于基于多模态效应进行建模,所建模型能够有效表征多模态效应对THz QCL光电性能的影响。模型中,涉及的非辐射散射时间、自激发射弛豫时间以及电子逃逸时间均根据器件有源层结构参数通过自洽数值求解获得。采用所建模型,可运用通用电路仿真工具实现对THz QCL光电特性的模拟分析,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。运用电路仿真工具PSPICE对2.47THz QCL的稳态特性和输出光谱特性进行了模拟分析,并讨论了温度变化对器件阈值电流、输出光功率以及输出频谱的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了本文方法的适用性和准确性。In this paper,an equivalent circuit model for terahertz quantum cascade lasers (THz QCLs) is introduced by virtue of revised three-level multi-mode rate equations. This model accounts for influence of multi-mode on steady and optical spectra characteristics of THz QCLs. Both the photon gain coeffi- cient and the spontaneous emission coupling coefficient depend on the wavelength in this model. The non- radiative scattering times, radiative spontaneous relaxation time and electron escape time are obtained by a self-consistent scheme. The model enables the analysis of the steady and optical spectra characteristics of THz QCL using general circuit analysis software, which overcomes the shortcomings of complexity and long simulation time of numerical analysis method. Based on this new model, the steady and optical spectra characteristics of a 2. 47 THz device with lattice temperature of 5 K and 78 K are investigated by using a circuit simulator PSPICE. Results indicate that the model is practical and accurate for THz QCL simulation studies.

关 键 词:多模速率方程 太赫兹量子级联激光器(THz QCL) 等效电路模型 光谱 

分 类 号:TN248.4[电子电信—物理电子学]

 

参考文献:

正在载入数据...

 

二级参考文献:

正在载入数据...

 

耦合文献:

正在载入数据...

 

引证文献:

正在载入数据...

 

二级引证文献:

正在载入数据...

 

同被引文献:

正在载入数据...

 

相关期刊文献:

正在载入数据...

相关的主题
相关的作者对象
相关的机构对象