半导体激光器半高宽(FWHM)计算(包含matlab仿真程序)

1、精品文档半导体激光器半高宽(FWHM)计算一、问题描述Estimate the spot size (FWHM) in the lateral and transverse directions for a 1.3-um semiconductor laser whose active region is 0.2-um thick and 1-um wide. Assume u2=3.5and u1=3.2.二、问题分析单模半导体激光器的线宽通常定义为输出信号光谱的半高宽（ FWHM）： full width at half maximum, 功率函数峰值 3dB 处相距的频率宽度即为 FWHM。1. 首先考虑 TE模，即只考虑 y 方向，由书本第二章式2.5.10:d 20 2 b 2e20dy2求其通解可以得到式2.5.14 ：偶模：奇模：其中，Ae cos(y)for | y |d/ 2(y)(| y |d/ 2)for | y |d/ 2BeexpAe sin(y)for | y |d/ 2(y)(| y |d/ 2)for | y |d/ 2Beexpk0 (22)1/22e

2、k0 (e212 )1/21 为包层折射率，2 为有源区折射率，e 为有效折射率， 1 e 2 。和 d / dy 在 | y | d/ 2 处连续，并且有边界条件：BeAe cos( d/ 2)BeAe cos(d/ 2)TE 偶模： =tan(d/ 2)TE 奇模： =-cot(d/ 2)2. 考虑 TM模，即只考虑x 方向，由书本上式2.5.34:22 e (x) 2 2x20e (x)0= 0i/ 2。1 欢迎下载精品文档可得到 TM模的解：22 e (x) 22x200类似的，求出方程的通解：(x)Ae cos( x)for | x |w / 2Be exp(| x |d/ 2)for | x |w / 2由题目可知如下参数： d=0.2um， w=0.1um， 1 =3.2，2 =3.5， =1.3um计算e ： ue=sqrt(u12+GamaT*(u22-u12);三、 MATLAB仿真结果TE模： fwhmvalue = 0.2930Transverse Modes FWHM32.522 )hy1.5ip(10.50-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6

3、0.81-1Thickness d (um)TM模： fwhmvalue = 1.0220Lateral Modes FWHM32.522 )hxi1.5p(10.50123-3-2-10Width d (um)四、总结本次实验的主要内容为求解半导体激光器的FWHM。通过非微扰特征方程，求特征方程的通解，结合边界条件求解。考虑横模TE 和纵模 TM两种情况，分别进行求解。2 欢迎下载附：1.TE-mode%TEmode FWHMclearallclcd=0.2;%umw=1; %umu1=3.2;u2=3.5;lamada=1.3;k0=2*pi/lamada;D=k0*sqrt(u22-u12)*d;GamaT=D2/(2+D2);ue=sqrt(u12+GamaT*(u22-u12);lamda=1.3;%umk0=2*pi/lamda;k=k0*sqrt(u2*u2-ue*ue);gamma=k0*sqrt(ue*ue-u1*u1);Ae=1.6;Be=Ae*0.882;y=-1:0.0005:1;phi_y=zeros(1,length(y);fori=1:length(y)i

4、f(abs(y(i)=d/2)phi_y(i)=(Ae*cos(k*y(i).2;elsephi_y(i)=(Be*exp(-gamma*(abs(y(i)-d/2).2;endendfigureplot(y,phi_y)xlabel(Thickness d (um);ylabel(pih_y)2)title(Transverse Modes FWHM)holdongridonphi_mid=max(phi_y)/2;y_mid=zeros(1,2);fori=1:(length(y)-1)/2if(abs(phi_y(i)-phi_mid)0.01)y_mid(1)=y(i);end精品文档endfori=(length(y)+1)/2:length(y)if(abs(phi_y(i)-phi_mid)0.01)y_mid(2)=y(i);endendplot(y_mid(1),phi_mid,gp,y_mid(2),phi_mid, rp)fwhmvalue=abs(y_mid(2)-y_mid(1)% um2.TM-mode%TMmode FWHMclearallclcd=0.2

5、;%umclcclfw=1;%umu1=3.2;u2=3.5;lamada=1.3;k0=2*pi/lamada;D=k0*sqrt(u22-u12)*d;GamaT=D2/(2+D2);ue=sqrt(u12+GamaT*(u22-u12);lamda=1.3;%umk0=2*pi/lamda;k=1.4745;gamma=k0*sqrt(ue*ue-u1*u1)Ae=1.6;Be=Ae*0.745;x=-3:0.0005:3;phi_x=zeros(1,length(x);fori=1:length(x)if(abs(x(i)=w/2)phi_x(i)=(Ae*cos(k*x(i).2;elsephi_x(i)=(Be*exp(-gamma*(abs(x(i)-w/2).2;endendfigureplot(x,phi_x)xlabel(Width d (um);。3 欢迎下载精品文档ylabel( (pih_x)2)title(Lateral Modes FWHM)holdongridonphi_mid=max(phi_x)/2;x_mid=zeros(1,2);fori=1:(length(x)-1)/2if (abs(phi_x(i)-phi_mid)0.01)x_mid(1)=x(i);endendfori=(length(x)+1)/2:length(x)if (abs(phi_x(i)-phi_mid)0.01)x_mid(2)=x(i);endendplot(x_mid(1),phi_mid,gp,x_mid(2),phi_mid, rp )fwhmvalue=abs(x_mid(2)-x_mid(1)% um。4 欢迎下载精品文档欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。5 欢迎下载

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