2022年电子科大龙格库塔法解半导体激光器速率方程 .pdf

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1、姓名：李清学号： 201222240943 学院：电子科学技术研究院龙格库塔法解半导体激光器速率方程1、光强与载流子随时间变化曲线图1 图2 2、分析半导体激光器工作原理从图 1中我们可以看出激光器工作开始时反转粒子数不断增加，当超过阈值后发生激光名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 的激射。同时，观察图 2我们还可以发现，当发生激射后，反转粒子数还在不断增加，激光光强不断增加。 由于激光的产生是以消耗反转粒子数为代价

2、的，因此载流子数开始减少，小于阈值后便不会继续产生激光。接着反转粒子数被不断激励，数目增加， 超过阈值后又发生激光激射，这就是半导体激光器的工作原理。3、使用稳态分析推导阈值电流的大小在稳态时，增益等于损耗，也就是G=r，同时电场和载流子数均不随时间变化，将这些带入第二个方程，即可解得结果如下，与之电流为0.058417067A 。4、源程序：t0=0;h=1e-12;tn=1e-8;n=(tn-t0)/h+1;E=zeros(1,n);N=zeros(1,n);E(1)=0.1;N(1)=1e8;t=t0:h:tn;for i=1:n-1 E1=f1(N(i),E(i); E2=f1(N(i

3、)+h/2,E(i)+E1*h/2); E3=f1(N(i)+h/2,E(i)+E2*h/2); E4=f1(N(i)+h,E(i)+E3*h); E(i+1)=E(i)+(E1+2*E2+2*E3+E4)*h/6; N1=f2(E(i),N(i); N2=f2(E(i)+h/2,N(i)+N1*h/2); N3=f2(E(i)+h/2,N(i)+N2*h/2); N4=f2(E(i)+h,N(i)+N3*h); N(i+1)=N(i)+(N1+2*N2+2*N3+N4)*h/6; endNn=N(n);In=abs(E(n).*abs(E(n);N0=1.5e8;g=3.6e3;r=252e

4、9;Nx=r/g+N0;q=1.6e-19;re=1.66e9;I0=re*Nx*q+r*q*E(n);subplot(211)plot(t,abs(E)title( 电场强度曲线 )xlabel(t)ylabel(E)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - subplot(212)plot(t,N) title( 载流子数变化曲线 )xlabel(t)ylabel(N)figure(2),plot(t,abs(E).*

5、abs(E) title( 光强变化曲线 )xlabel(t)ylabel( 光强 )function f1=f1(N,E)a=3;g=3.6e3;N0=1.5e8;G=g*(N-N0);r=252e9;f1=0.5*(1+1i*a)*(G-r)*E;function f2=f2(E,N)I=90e-3;q=1.6e-19;re=1.66e9;g=3.6e3;N0=1.5e8;G=g*(N-N0);f2=I/q-re*N-G*(abs(E)2; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -