Yarıiletken basamak kırılma indisli tekli bir dalga kılavuzunun alfa yöntemiyle analizi

Bu çalışmada yarıiletken basamak kırılma indisli tekli bir dalga kılavuzunun alfa yöntemiyle analizi yapılmıştır.Dalga kılavuzunun istenilen bir büyüklüğü, aktif bölgesine ilişkin alfa ( α ) ile gösterilen normalize edilmişyayılım sabiti cinsinden elde edilebilir. Malzemenin yapısal özelliğine dayanan alfa yöntemi, aktif bölgesiningenişliği, bölgelerinin kırılma indisleri ve dalga boyunun verilmesi halinde, dalga kılavuzunun istenilen herhangi bir büyüklüğünün teorik olarak hesaplanabileceğini içerir.Bu çalışmada, yarıiletken basamak kırılma indisli tekli bir dalga kılavuzunun bölgelerinin yayılım sabitleri, dalganumaraları, soğurma sabitleri veya hapsedicilik faktörleri ve aktif bölgesinin etkin kırılma indisi, faz sabiti,dielektrik sabiti, elektronun etkin kütlesi, uzunluk başına ortaya çıkan güç, aktif bölgeden gömlek bölgelerinegeçen kayıp oranları, η ζ − dik karteziyen koordinat sisteminde yüklü taşıyıcıların enerji öz değerlerine ait η , ζkoordinat değişkenleri gibi önemli büyüklükler vardır. Makalede bu büyüklüklerin formülleri alfa ( α ) cinsindenteorik olarak bulunmuş ve bulunan formüllerin doğrulukları alfa ( α ) yöntemiyle nümerik olarak test edilmiştir. Aktif bölgeye ilişkin etkin kırılma indisi sabit olduğu için, faz sabiti, faz hızı, dielektrik sabiti, η , ζdeğişkenleri, alan genlikleri, uzunluk başına oluşan güç ve elektronun etkin kütlesi gibi, büyüklüklerin dalgakılavuzunun asimetrik ve simetrik durumlarının her birinde değişmediği görülmüştür.

The analysis of a semiconductor step-index single wave guide by alpha method

In this work, a semiconductor step-index single wave guide (SCSISWG) has been analyzed by alpha method. Arequested quantity of the wave guide can be obtained in terms of normalized propagation constant, which isrepresented by alpha ( α ), belonging to active region. This alpha method based on structural property of materialcontains that requested any quantity of the wave guide can be theoretically calculated when the width of theactive region, the refractive indices of the regions of SCSISWG and the wave length are given. In this study, there are important quantities, such as the propagation constants, the wave numbers, the absorptionconstants or confinement factors of the regions of SCSISWG and the effective index, the phase constant, thedielectric constant, the effective mass of electron, the arised power per length in the active region, the loss ratiosof field probabilities stayed to the cladding layers from the active region and η , ζ coordinate variables for theenergy eigenvalues of charged carriers in the perpendicular Cartesian coordinate system η ζ − . In the paper, theformulas of these quantities have been found in terms of alpha ( α ) theoretically and the validities of the foundformulas have been tested, numerically.Since the effective refractive index belong to the active region is constant, that the quantities such as the phaseconstant, the phase velocity, the dielectric constant, the variables η , ζ , the field amplitudes, the resultant powerper length, and the effective mass of electron do not change in the active region in the each of the asymmetricand symmetric cases for wave guides has been observed.

PDF

___

1. Popescu, V. A., and Puscas N. N., “Determinatıon of Propagation Constants in an Optical Waveguide Obtained in Glass By Double Ion Exchange”, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol. 7, No. 3, p. 1589–1592, June 2005.
2. Popescu, V. A., “Determination of Normalized Propagation Constant for Optical Waveguides by Using Second Order Variational Method”, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol. 7, No. 5, p. 2783–2786, October 2005.,
3. Temiz, M., “The Review of Electromagnetic Fields and Powers in terms of Normalised Propagation Constant on the Optical Mode Inside Waveguide on the Heterojunction Constructions”, Laser Physics, Volume 13, No. 9, p.1123-1137, 2003.
4. Temiz, M., “Impacts on the Confinement Factor of the Propagation Constants of Optical Fields in the Some Semiconductor Devices”, Laser Physics, Volume 12, No. 7, pp.989-1006, 2002.
5. Temiz, M., “The Effects of Some Parameters of the Propagation Constant for Heterojunction Constructions on the Optical Modes”, Laser Physics, Volume 11, No. 3, pp.297-305, 2001.
6. Temiz, M., Ünal, M., Karakılınç, Ö.Ö., “Basamak Kırılma İndisli Yarıiletken Lazer Tasarımında Düzlem Dalga Metodu”, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt 9, Sayı 1, s. 105-122, 2008.
7. A. Selvarajan and T. Srinivas, “Optical Amplification and Photoresistivity in Solgel Based Waveguides”, Journal of Quantum Electronics, Vol.37, No.9, 1120, 2001.
8. G. Paiano and M.Pellicoro, “Propagation Constant of Weakly Guiding Optical Fibers: A New Eigenvalue Condition”, Journal of Lightwave Technology, Vol.19, No.10, 1992, 2001.
9. Bhattacharya, P., Semiconductor Optoelectronic Devices, Prentice Hall, 1998.