Übersicht
Ausgehend von den Bilanzgleichungen beschreibt der vorliegende Artikel ein Modell zur Simulation von Halbleiterlasern. Unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte (multiplikative Verknüpfung der Ladungsträger und Photonen, Sättigung der Laufwellenverstärkung) sowie thermischer Effekte wird das Verhalten der Emissionsfrequenz des Lasers bei Frequenzmodulation untersucht. Dabei konnte eine Abschätzung bezüglich der Grenze zwischen Kleinsignal- und Großsignalbetrachtung angegeben werden sowie der positive Einfluß der Sättigung der Laufwellenverstärkung auf das Klirren der Emissionsfrequenzschwankung festgestellt werden. Phasendiagramme veranschaulichen eindrucksvoll den Einfluß der Betriebsparameter auf das Verhalten des Halbleiterlasers: Bereits für übliche Sättigungsfaktoren (ϰ S =1·10−23 m3) kann bei der Betrachtung der Emissionsfrequenz nicht mehr von einer sehr guten Klemmung der Ladungsträgerdichte an die Schwellträgerdichte gesprochen werden, es muß vielmehr ein linearer Zusammenhang zwischen Ladungsträgerdichte und Injek tionsstrom berücksichtigt werden.
Contents
Based on the rate equations, this paper describes a simulation model of semiconductor lasers. Considering nonlinear (multiplication of carriers and photons, gain compression) and thermal effects the behaviour of the emission frequency is investigated with regard to frequency modulation aspects. Moreover an estimation of the limit between small signal and large signal behaviour could be specified. Also the positive influence of gain compression on the harmonic distortion of the emission frequency oscillation could be discovered. Statecharts impressively illustrate the influence of the operational parameters on the behaviour of the semiconductor laser. Taking into account the emission frequency one cannot speak about a well clamped carrier density at the threshold carrier density even for usual values of gain compression coefficients (ϰ S =1·10−23 m3). Rather a linear relation between carrier density and injection current must be considered.
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Mitteilung aus dem Institut für Elektrische Nachrichtentechnik, Universität Stuttgart (o. Prof. Dr.-Ing. G. Kohn)
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Coenning, W., Bürkle, H.P. Phasendiagramme zur Beschreibung des Halbleiterlasers bei Frequenzmodulation. Archiv f. Elektrotechnik 75, 369–381 (1992). https://doi.org/10.1007/BF01576107
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