量子級聯(lián)激光器Pspice建模與仿真分析.pdf

1、量子級聯(lián)激光器是一種基于量子阱中子帶間電子躍遷發(fā)光的單極型光器件，其波長可以通過能帶工程對量子阱進(jìn)行裁剪而不受半導(dǎo)體禁帶寬度的限制，極大的擴展了光波范圍，成為中遠(yuǎn)紅外光通信領(lǐng)域的主要光源；其多級級聯(lián)機構(gòu)所產(chǎn)生的載流子重復(fù)利用機制使得激射效率大幅提高，相對于傳統(tǒng)的帶間復(fù)合半導(dǎo)體激光器有著不可比擬的優(yōu)勢！其中遠(yuǎn)紅外光譜特性可以用于有毒氣體和化學(xué)檢測，窄線寬使得它們在相干光通信領(lǐng)域有著很大的吸引力，相當(dāng)大的直接強度調(diào)制帶寬使得它們在強度調(diào)制光

2、通信系統(tǒng)方面有著很大的吸引力。多方面的應(yīng)用都體現(xiàn)出對量子級聯(lián)激光器的研究和設(shè)計具有極其重要的科學(xué)研究價值和商業(yè)價值。
　　本文從量子級聯(lián)激光器基本結(jié)構(gòu)和能級模型出發(fā)，推導(dǎo)出速率方程，并通過直觀的轉(zhuǎn)化和等效，建立量子級聯(lián)激光器pspice等效電路模型，開發(fā)了量子級聯(lián)激光器網(wǎng)表生成器來對模型進(jìn)行封裝，改善其適用性和可靠性。對量子級聯(lián)激光器子電路模型進(jìn)行了基本特性仿真，包括直流分析、瞬態(tài)分析和頻率分析。從軟件仿真的角度對量子級聯(lián)激光器以

3、下理論及特性進(jìn)行分析，驗證了模型的正確性和可靠性：
　　仿真分析了量子級聯(lián)激光器直流P-I特性，對比了量子級聯(lián)激光子外微分量子效率和常規(guī)半導(dǎo)體激光器的差別，討論了光子壽命、級聯(lián)級數(shù)、諧振腔長和自發(fā)輻射系數(shù)對量子級聯(lián)激光器直流P-I特性的影響。
　　仿真分析了量子級聯(lián)激光器瞬態(tài)特性，瞬態(tài)響應(yīng)沒有出現(xiàn)阻尼震蕩，但具有開啟延時和上升時間的存在，對量子級聯(lián)激光器延遲時間的產(chǎn)生原因進(jìn)行了仿真分析。同時分析了脈沖電流峰值和自發(fā)輻射系數(shù)對