چکیده
در حال حاضر، شبیه سازی های کامپیوتری جامع کارآمدترین و ارزان ترین روش های طراحی و بهینه سازی ساختارهای دیوایس نیمه هادی می باشند. ظاهرا باید تا حد ممکن دقیق باشد، اما در عمل دقیق ترین روش ها پیچیده ترین و زمان برترین روش ها هستند و به کامپیوترهای قدرتمندی نیاز دارند. در برخی موارد، شبیه سازی های ساده شده که تا حدی ارزان تر هستند، به اندازه کافی دقیق می باشند. بنابراین، با در نظر گرفتن سازش بین نیاز ها و امکاناتمان، یک روش مدل سازی مناسب باید انتخاب کنیم.
مدل سازی عملکرد و طراحی ساختارهای لیزرهای دیودی حفره عمودی نشرکننده از سطح (VCSEL) نیازمند توصیف ریاضی مناسب فرایندهای فیزیکی مهم برای عملکرد دیوایس، به عبارتی پدیده های نوری، الکتریکی، گرمایی، بازترکیب و گاهی پدیده های مکانیکی که رخ می دهند، می باشد. واکنش های متقابل بین فرایندهای فوق که معمولا غیر خطی می باشند و شبکه واقعی از روابط میانی مختلف ایجاد می کنند اهمیت برابر دارند.
زنجیره به نیرومندی ضعیف ترین حلقه زنجیر می باشد. متشابها، کم دقت ترین بخش مدل تعیین کننده دقت مدل می باشد. بنابراین، بهبود دقت بخش های دقیق تر مدل و در نظر نگرفتن بخش های با دقت کمتر بی فایده است. تمام بخش های مدل باید دقت یکسانی نشان دهند. در هر مورد، یک مصالحه معقول بین صحت مدل سازی و سادگی عملی وابسته به هدف اصلی مدل سازی، اهمیت و اضطرار نتایج مورد انتظار، ابزار موجود و امکانات مالی باید برقرار باشد. در این مقاله، در مورد برخی ساده سازی های مورد استفاده در مدل سازی VCSEL بحث می شود و اثر آن ها بر دقت طراحی VCSEL تحلیل می شود.
1-مقدمه
شبیه سازی های کامپیوتری عملکرد دیوایس که مشخصات عملکرد مورد انتظار را تعیین می کنند در طراحی و بهینه سازی ساختار دیوایس بسیار کارآمدتر و ارزان تر از روش های آزمون و خطایی هستند که تا کنون مورد استفاده قرار گرفته اند. لیزرهای دیودی دیوایس های بسیار پیچیده ای هستند که ناشی از ساختار پیچیده و وابستگی عملکرد آن ها به پدیده های نوری، الکتریکی، گرمایی، بازترکیب و گاهی پدیده های مکانیکی که رخ می دهند، می باشد. بنابراین، در طراحی ساختارهای مدرن لیزرهای دیودی، تنها باید از روش های جامع و قائم بالذات استفاده کرد، که نیازمند الگوریتم های محاسباتی تکراری زمان بر و پیچیده می باشد. نتیجه بالا برای لیزرهای دیودی حفره عمودی منتشرکننده از سطح توجیه می شود [1] چرا که ساختارهای VCSEL استوانه ای متقارن مدل سازی پدیده های فیزیکی را بیشتر از لیزرهای دیودی منتشرکننده از لبه هم صفحه هندسه دکارتی درگیر می کند...