Bestimmung des Koppelkoeffizienten von Laserdioden mit verteilter Rückkoppelung (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Es wird ein Verfahren vorgestellt, das es gestattet den Koppelkoeffizienten einer Laserdiode mit verteilter Rückkopplung abzuschätzen. Die Abschätzung erfolgt durch den Vergleich des Emissionsspektrums mit den numerisch ermittelten Spektren der Laserdiode.
Dazu wird ein mathematisches Modell der Laserdiode erstellt, das ihr spektrales Emissionsverhalten beschreibt. Dabei wird von einem einfachen, ungestörten Bragg-Gitter ausgegangen und der Betrag des Reflexionsfaktors als bekannt vorausgesetzt. Das Ergebnis der mathematischen Analyse ist eine Gleichung, deren numerische Lösung diskutiert wird. Die durch die numerische Lösung ermittelten Spektren werden für zahlreiche Laserstrukturen in einer Datei gespeichert. Die Abschätzung des Koppelkoeffizienten erfolgt durch den Vergleich der in der Datei gespeicherten Spektren mit dem Emissionsspektrum der Laserdiode. Dabei wird die Intensität der longitudinalen Moden nur indirekt berücksichtigt. Es wird eine minimale Intensität definiert, die alle Moden überschreiten müssen, um als vergleichbar zu gelten. Der Einfluß des Messfehlers bestimmt die Genauigkeit des Ergebnisses. Es wurden zwei Laserdioden untersucht, deren Koppelkoeffizient mit 20 Prozent Genauigkeit angegeben werden kann. Das Ergebnis kann durch die Verminderung des Meßfehlers verbessert werden. Erweiterungsmöglichkeiten des Verfahrens bestehen in der Automatisierung der Auswertung und der Ausweitung des Laserdiodenmodelles.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung6
1.1Motivation für Laserdioden mit verteilter Rückkopplung6
1.2Aufgabenstellung7
2.Fabry-Perot-Laserdiode8
2.1Wellenausbreitung im aktiven Medium8
2.2Oszillationsbedingung eines Fabry-Perot-Resonators10
3.Laserdiode mit verteilter Rückkopplung13
3.1Prinzip der verteilten Rückkopplung13
3.2Theorie der gekoppelten Wellen15
3.3Herleitung der Eigenwertgleichung19
3.4Normierung und Definitionsbereich der Eigenwertgleichung22
3.5Identitäten der Eigenwertgleichung23
4.Numerisches Verfahren zur Berechnung der Eigenwerte24
4.1Auswahl und Beschreibung des Algorithmus24
4.2Berechnung der Startwerte28
4.3Überprüfung des Algorithmus28
4.3.1Anwendung des Residuensatzes28
4.3.2Weitere Testmethoden30
4.4Berechnung longitudinaler Modenspektren31
4.4.1Einfluß des Koppelkoeffizienten31
4.4.2Einfluß des Reflexionsfaktorbetrages34
4.4.3Einfluß der Spiegelphase35
5.Programm zur Erstellung der Datenbasis37
6.Verfahren zur Bestimmung des [...]