الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۶۳
کد مقاله
ELC163
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
لیزرهای تراهرتز و آمپلی فایرهای پهن باند کارآمد بر مبنای محیط گین آبشاری کوانتومی – فصل ۲
نام انگلیسی
Efficient THz Lasers and Broadband Amplifiers Based on Quantum Cascade Gain Media – Chapter 2
THz Laser, Broadband Amplifier, Quantum Cascade, Gain Media
کشور
ایالات متحده
لیزرهای تراهرتز کوانتومی ۲
لیزرهای تراهرتز و آمپلی فایرهای پهن باند کارآمد بر مبنای محیط گین آبشاری کوانتومی
فصل ۲
موجبرهای تراهرتزی
۲ـ۱٫ بررسی اجمالی
در طیف مرئی، یک موجبر غالباً متشکل از یک ناحیه فعال و لایه های پوششی با شاخص انکساری پایین به منظور تحدید تابش می باشد. با این وجود، این طرح برای تراهرتز مفید نیست. از آنجایی که ضخامت لایه پوششی دی الکتریک می بایست در مرتبه یک طول موج در دی الکتریک باشد، جذب حامل آزاد، که به میزان برای فرکانس های فراتر از فرکانس های پلاسما افزایش می یابد، به واسطه همپوشانی مود با لایه پوششی سبب اتلاف زیاد می شود [۳۷].
در مقابل، غالباً دو نوع موجبر در تراهرتز مدنظر هستند: موجبر پلاسمون ـ سطحی نیمه عایق (SISP) و موجبر فلز ـ فلز (MM). هر دو موجبر در مود پلاسمون سطحی عمل می نمایند، که در امتداد سطح مشترک بین دو ماده انتشار یافته و در آن بخش حقیقی ثابت های دی الکتریک دارای علامت های متضادی می باشند. چنین موردی نه تنها سبب ایجاد تحدید مود در ناحیه فعال می شود، بلکه خود سبب به حداقل رسانی میزان اتلاف به واسطه جذب کاریر / حامل آزاد در لایه پلاسما می گردد (لایه n+ با ناخالصی / دوپه سنگین برای موجبر SISP و لایه فلزی برای موجبر MM). مدل Drude را می توان برای به حساب آوردن اتلاف حامل آزاد در لایه پلاسما در نظر گرفت.
هر دوی ساختارهای موجبر به صورت شماتیکی در شکل ۲ـ۱ نشان داده شده اند. موجبرهای SISP، ناحیه فعال ۱۰ mm GaAs/AlGaAs به صورت ساندویچی بین ناحیه تماسی فلز فوقانی و یک لایه (< 1 mm) کاملاً ناخالص n+ GaAs قرار گرفته و بر روی یک زیر لایه / سوبسترای GaAs نیمه عایق رشد داده می شوند، که در آن لایه n+ جایگزین یک لایه فلزی برای موجبر MM می گردد.
موجبرهای MM دارای یک مود کاملاً محدود در ناحیه فعال بین دو نوار فلزی می باشند. محدودیت زیر طول موج همچنین منجر به بازتاب آینه ای بالا (R ~ ۰٫۸) و یک الگوی پرتوی واگرا می شود. تحدید مد قوی همچنین سبب می شود تا هر دو بعد عمودی و عرضی کوچکتر از طول موج داخل نیمه رسانا باشند (تقریبا ۲۰ میکرومتر با ۴ تراهرتز)، که کاملا سبب کاهش اتلاف حرارت شده و سبب انجام عملیات c.w. می شود.
از طرف دیگر، در موجبر SISP، این مد بصورت اساسی بداخل سوبسترا گسترش می یابد (G~ 0.1 – ۰٫۵)، که منجر به بازتاب آینه ای اندک (R ~ 0.3) و یک الگوی پرتو با واگرایی کم می شود. سوبستراهای نیمه عایق جهت به حداقل رسانی اتلاف بکار گرفته می شوند. پهنای موجبر که قابل قیاس با طول موج فضای آزاد (> 75 mm با ۴ THz) می باشد غالبا جهت حفظ یک تحدید مد منطقی و الگوی پرتوی مناسب ضروری است.
لیزرهای تراهرتز و آمپلی فایرهای پهن باند کارآمد بر مبنای محیط گین آبشاری کوانتومی – فصل ۲
۲ـ۲٫ مود پلاسمون سطحی
بر حسب مدل Drude-Lorentz [38]، یک محیط هادی، از رسانایی وابسته به فرکانس و گذردهی مرتبط همانگونه که ذیلاً نشان داده شده است برخوردار می باشد:
۲ـ۳٫ مود پلاسمون سطحی در موجبرهای تراهرتزی
یک موجبر SISP تراهرتزی با پهنای ۲۰۰ میکرومتر در برنامه COMSOL Multiphysics مدلسازی می شود. یک ناحیه فعال ۱۰ mm به صورت ساندویچی بین فلز فوقانی با یک لایه تحتانی نازک و یک ناحیه ۰٫۴ mm n+ قرار داده می شود. جزئیات طراحی و برآوردهای مواد در ضمیمه الف نشان داده شده اند. شبیه سازی مود جزء محدود دو بعدی (D2) جهت حاصل آوردن پروفایل های مود عرضی دو بعدی و شاخص های مود مؤثر اعمال می شود. اتلاف موجبر و ضریب تحدید را می توان متعاقباً از بخش فرضی ثابت انتشار b و توزیع های میدانی به ترتیب حاصل آورد.
بین دو مود مورد نظر، موردی که دارای آستانه بهره پایینتری است بیشتر مورد نظر قرار می گیرد، که در این زمینه از مود متقارن به مود غیرمتقارن به هنگام افزایش سطح ناخالصی همانگونه که در نمودار فوقانی شکل ۲ـ۵ نشان داده شده است تغییر می یابد. مود متقارن دارای اتلاف موجبر کمتری است و بعلاوه از تحدید مود کمتری نیز برخوردار می باشد. بنابراین آستانه بهره آن با توجه به سطح ناخالصی افزایش خواهد یافت که آن را صرفاً با توجه به ناخالصی سطح پایین مطلوب می سازد. مود نامتقارن، از طرف دیگر، با افزایش سطح ناخالصی از محدودیت بیشتری در ناحیه فعال برخوردار می شود. این مود دارای آستانه بهره کمتری در سطوح ناخالصی بالاتر می باشد. این ویژگی تشریح کننده افت اولیه و رشد نهایی در زمینه ضریب تحدید مود است که در نتایج حل گر دو بعدی مشخص شده است. برای موجبرهای THz SISP که در آن ناخالصی لایه n+ برابر با < 1019 cm-3 می باشد، مود متقارن غالب خواهد بود.
لیزرهای تراهرتز و آمپلی فایرهای پهن باند کارآمد بر مبنای محیط گین آبشاری کوانتومی – فصل ۲
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
