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Harold  異質結構雷射二極體模型

Photon Design官網: www.photond.com/products/harold.htm

 

什麼是Harold

Harold是一種先進的異質結構模型,用於類比任意層組成和垂直結構的Fabry-Perot量子阱雷射器。它基於成熟的物理模型,給出了大量的物理過程,選擇其一進而獲得全面的模擬結果,而且可以測試和改進雷射器的設計。它可以類比1D和2D結構,也可以類比在脈衝(等溫)或連續波(自發熱)條件下的結構。除了類比雷射器以外,Harold也可以匯出材料模型,用於PICWave中的電路模擬,從而使得時域中大規模複雜設備的快速模擬得以實現。

特性:

●先進的異質結構模型,基於完善的物理模型,類比FP雷射器/ SOA

●允許建立任意外延層結構和成分

●各種模擬選項:1D或2D,等溫或自加熱(連續)模式

●全面的模擬結果:器件的光/電/熱特性

●與PICWave聯合使用:匯出材料檔,增益光譜檔和外延層結構(SWGs),用於PICWave中快速時域模擬

介面

圖層編輯器

Harold的圖層編輯器可以為你的設備提供完整的外延層結構說明。包括:金屬觸電/散熱片層、基底層、容量層、量子阱和載流子層。對於每一層,你可以指定厚度、材料、合金成分和摻雜水準。分級結構和層內摻雜也可以實現。此外,還可以在單獨層上指定自訂的Shockley-Reed-Hall複合。

器件編輯器

使用Harold的器件編輯器,可以定義Fabry - Perot裝置中的基本參數,如腔長,腔寬,腔高、面反射率等。也允許定義面吸收、散射損耗、表面複合參數、散熱片性能等。此外,可以使用高級參數微調自發輻射、增益和捕獲逃逸模型,以及2D模擬中定義附加特性,比如熱懸垂或在表面抑制電流注入。

其他編輯器

Harold還包含其他的編輯器,允許自訂勢阱,模擬Shockley-Reed-Hall非輻射複合;包含一個網格編輯器,可以為一個單獨的層面指定網格;包含一個量子阱能級編輯,可以獨立運行而不使用Harold內置的薛定諤求解器。

模型:

HAROLD擁有一個詳盡的模型設置,可以為你的設計提供一個綜合的模擬結果。HAROLD是一個二維模擬器,可以自洽求解泊松方程、電流連續性方程,捕獲/逃逸平衡方程、光子速率方程和熱流量方程。此外,它解決了垂直和水準方向上的波動方程和薛定諤方程。HAROLD既可以類比單個量子阱結構的雷射器,也可以類比多個量子阱結構的雷射器。在2D模擬中,給出了更進一步影響因素:表面複合,光吸收以及光場的非均勻性。

電模型

自洽求解泊松方程、漂移擴散、空穴和電子的捕獲/逃逸。

熱模型

全方向求解熱流量方程,包括基底、金屬觸點和散熱片。功耗進行局部處理,包括焦耳、非輻射複合、自由載流子吸收、超額功率分佈、鏡面散射和鏡面吸收。縱向熱流量被認為是二維(XZ)的計算。

光學模型

Harold包括一維波導模式求解。這是用來計算限制因數和模式增益的。TE和TM極化都可以被考慮。Fabry Perot腔被假定沿水準方向,光子密度也假定沿腔長方向。在充分考慮整個腔內增益/損耗的平衡後,得到總的光子密度。

捕獲/逃逸

在量子阱內,約束載流子和自由載流子之間的熱平衡不是假設的,而是通過適當的捕獲/逃逸平衡方程來描述。

四元合金

四元合金可以通過材料資料庫給出。

增益模型

量子阱雷射器的材料增益是一個關於波長、載流子濃度和溫度的函數,利用拋物帶近似。TE和TM模的增益都可以計算。

複合

Shockley-Read-Hall、Auger受激自發複合過程都包括在內。高級特性:比如在每一層上的任意深阱能級。

表面複合

經過鏡面處的深阱能級,包括表面複合。

帶隙縮窄

包含帶隙縮窄的載流子。

量子阱

可以類比單個和多量子阱(MQW)結構,多量子阱可以是不相同的。通過求解薛定諤方程得到能級。對於MQW結構,將求解整個MQW區域,以此得到各量子阱之間的耦合。使用波函數反覆運算計算複合和增益。

應力

模擬在QW能級的應力效應(在量子阱和載流子層)。各向異性空穴的聚集帶來的雙軸應力效應也可以被模擬。

熱懸垂

在2D計算中實現散熱器熱懸垂。

非注入鏡面

實現鏡面中注入電流的抑制

吸收鏡

實現光子吸收,鏡面衰減。

材料資料庫

軟體提供了材料資料庫,包括AlGaAs、InGaAsP、InGaAlAs、黃金和銅等,這為帶隙、有效品質和折射率等參數的增益計算提供了資訊。資料庫是ASCII類型,可以很方便的添加所需的材料。

運行平臺

PC: x86/x64: Win2000/XP/Vista/7, 1GB RAM, 2GHz或更好。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

 


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