Fiber optik dalga boylarında yüzey yayılımlı dikey kaviteli lazer modellenmesi
Modelling of vertical cavity surface emitting lasers in fibre optical wavelenghts
Yazar: EMRECAN BİNGÖL
Danışman: PROF. DR. BÜLENT ÇAKMAK
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada fiber optik haberleşmede önemli bir yere sahip olan yüzey yayılımlı dikey kaviteli lazerlerin modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Fiber optik haberleşmede zayıflamanın en düşük seviyelerde olduğu dalga boylarında yayılım yapan yüzey yayılımlı dikey kaviteli lazerlerin aktif bölge, alt-DBR ve üst-DBR tasarımı yapılmıştır. Fiber optik dalga boylarında yayılım yapan yüzey yayılımlı dikey kaviteli lazerlerin taşıyıcı yoğunluğu-zaman, foton yoğunluğu-zaman, foton yoğunluğu-akım ve çıkış gücü-akım değişimleri ve modülasyon cevabı incelenmiştir. Tasarlanan alt-DBR ve üst-DBR için tabaka çifti sayısı-yansıtıcılık ve dalga boyu-yansıtıcılık değişimleri incelenmiştir. Taşıyıcı yoğunluğu-zaman grafiklerinin sonucunda uygulanan akımın artışı ile sürekli durumda ulaşılan taşıyıcı yoğunluğunun uygulanan akım ile değişmediği ve sürekli duruma daha kısa sürede geçildiği görülmektedir. Foton yoğunluğu-zaman grafiklerinin sonucunda uygulanan akımın artışı ile sürekli durumda ulaşılan foton yoğunluğunun arttığı görülmektedir. Çıkış gücü–akım ve foton yoğunluğu-akım grafiklerinin sonucunda uygulanan akımın eşik akımından büyük olduğu durumda uygulanan akım ile çıkış gücünün ve foton yoğunluğunun arttığı görülmektedir. Modülasyon cevabı grafiklerinin sonucunda uygulanan akımın artışı ile çıkış gücünün azaldığı ve modülasyon hızının arttığı görülmektedir. Ayrıca sönümlü osilasyon frekans değerinin uygulanan akım değeri ile arttığı görülmektedir. Sönümlü osilasyon frekans değerinde elde edilen çıkış gücünün en yüksek değerde olduğu ve sönümlü osilasyon frekans değerinden büyük frekans değerlerinde çıkış gücünün hızlı bir şekilde azaldığı görülmektedir.

Abstract:
In this thesis, vertical-cavity surface-emitting lasers had been modelled, which is vital for fibre optical communication. The active zone, sub-DBR and upper-DBR had been designed for the vertical-cavity surface-emitting laser which spreads at wavelengths where attenuation is at the lowest levels in fibre optical communication. In this study, carrier density-time, photon density-time, photon density-current and output power-current changes and modulation response of the vertical-cavity surface-emitting lasers emitting at fibre optical wavelengths had been examined. Layer number-reflectivity and wavelength-reflectivity alterations had been examined for the designed sub-DBR and upper-DBR of vertical-cavity surface-emitting lasers. It can be seen in density-time graphs that while applied current increase, steady-state carrier density does not change, and steady-state occurs early. According to photon density-time graphs, when applied current increase at steady-state photon density increases. The output power-current and photon density-current graphs show that when the applied current is higher than the threshold current, the output power and the photon density increase. Analysis of modulation response graphs indicates that as the applied current increase, output power decreases and modulation speed increase. Besides, it is observed that damped oscillation frequency increase with the applied current value. It can be seen that the output power at the damped oscillation frequency value is the highest and the output power decreases rapidly at frequency values higher than the damped oscillation frequency value.