تصميم تأثير درجة الحرارة على عرض نطاق التضمين لليزرات الباعثة من السطح ذات التجاويف الرأسية (VCSELs) المصنوعة من InGaAs للتوصيل البصري الفعال

عبدالله, عبدالله ابراهيم; جقماقجي, فاتن عادل اسماعيل

doi:10.32894/kujss.2025.161544.1217

تصميم تأثير درجة الحرارة على عرض نطاق التضمين لليزرات الباعثة من السطح ذات التجاويف الرأسية (VCSELs) المصنوعة من InGaAs للتوصيل البصري الفعال

نوع المقالة : بحث

المؤلفون

عبدالله ابراهيم عبدالله ¹

فاتن عادل اسماعيل جقماقجي ²

¹ قسم الفيزياء، كلية العلوم والصحة، جامعة كويه، إقليم كردستان - العراق

² قسم الفيزياء، كلية العلوم والصحة، حامعة كويه،كويه، اقليم كردستان، العراق.

10.32894/kujss.2025.161544.1217

الملخص

يعرض هذا العمل المحاكاتي، المبني على تصميم ليزر انبعاث سطحي عمودي (VCSEL) بطول موجي 850 نانومتر باستخدام آبار كمومية من نوع InGaAs/AlGaAs، تحديات كبيرة، وخصوصًا بسبب القيود المفروضة على عرض النطاق الترددي للجهاز عند درجات الحرارة المرتفعة. نقترح نهج نمذجة شامل لتحسين الأداء الديناميكي لبنية VCSEL بفتحة أكسيدية بقطر 6 ميكرومتر، بهدف تحقيق عرض نطاق ترددي أعلى عند تيارات انحياز أقل. تقوم محاكاة MATLAB بتقييم تغير المعلمات الحرجة مثل تيار العتبة، الكفاءة التفاضلية، القدرة الخارجة، والتعديل بالإشارة الصغيرة عبر نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل. تشير نتائجنا إلى أنه في التحليل الساكن، يُظهر تيار العتبة اعتمادًا إيجابيًا على درجة الحرارة، حيث يزداد مع ارتفاعها، بينما تنخفض كل من الكفاءة التفاضلية والقدرة البصرية الخارجة. ويُظهر التحليل الديناميكي أنه بالرغم من أن عرض نطاق تعديل 3 ديسيبل ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة، إلا أن VCSEL يحافظ على أداء عالي السرعة يتجاوز 36 ميغاهرتز عند 20 درجة مئوية و24 ميغاهرتز عند 120 درجة مئوية تحت تيار انحياز قدره 14 مللي أمبير .يعطي الاعتماد الحراري لعامل كفاءة تيار التعديل (MCEF) فهمًا أعمق لتحسين هياكل VCSEL من أجل تشغيل عالي السرعة وموثوق به ضمن ظروف حرارية واسعة.

الكلمات الرئيسة

VCSEL

التعديل عالي السرعة

استقرار درجة الحرارة

طاقة الخرج

الترابطات البصرية