Simulation numérique 2D des diodes lasers - Gregoire Debaisieux
Simulation numérique 2D des diodes lasers
Auteur : Gregoire Debaisieux
Thèse de l'ENST
Département Communications
Laboratoire d'accueil : CNET PAB/CDP/DPS 196 av. Henri-Ravera BP 107 92225 Bagneux Cedex
Résumé :
Les lasers semi-conducteurs sont des dispositifs critiques pour la
réalisation des systèmes de télécommunications
optiques et sont l'objet d'importants efforts de recherche. Ces structures de
plus en plus complexes ont une importance stratégique pour les futurs
systèmes de télécommunications optiques.
Le comportement de ces dispositifs est complexe, et fait appel à la
physique du transport électronique et à la physique des
phénomènes optiques, voire à la mécanique quantique,
lorsque les dimensions des zones actives sont très faibles (puits
quantiques).
La thèse concerne le développement d'un simulateur
optique-électronique auto-consistant à deux dimensions, pour les
lasers à hétérostructures classsiques et pour les lasers
à multipuits-quantiques. Contrairement aux modèles
simplifiés, ce simulateur devra tenir compte de l'ensemble des
phénomènes physique. Il devra résoudre
numériquement, dans un plan perpendiculaire à la direction de
propagation de la lumière, les équations électriques de la
physique des semi-conducteurs (Poisson, transport) couplées avec
l'équation des ondes optiques (Helmholtz) et l'équation de
variation du flux de photons, le tout en régime statique. Le simulateur
sera validé par comparaison avec des résultats
expérimentaux.
Mot-Clés :
SIMULATION ; SEMICONDUCTOR LASERS ; SELF-CONSISTENT MODEL ; TWO DIMENSIONAL SIMULATION
Directeur de la thèse : M. DUAN
Thèse non Soutenue
Date de soutenance prévue:
Lieu de la soutenance:
Title : 2D simulation of laser diodes
Abstract :
Semiconductor lasers are key devices for optical telecommunication systems and
are subject to important research efforts. Those components are now of increased
complexity and are of strategic importance for future optical telecommunication
systems.
Physical response of those devices is complex and its analysis needs electronic
transport physics, optical phenomena physics, and even quantum mechanics when
active layer dimensions are small (quantum wells).
The main work of this thesis is to develop a two dimensional self-consistent
electro-optical simulator, for classical buried heterostructure lasers and for
multi-quantum wells lasers. Unlike simple models, the simulator should take into
account a whole range of physical effects. It should solve numerically, in a
plan perpendiculary to the direction of light propagation, electrical equation
of semiconductor physics (Poisson equation and transport equations) coupled to
optical mode equation (Helmholtz equation) and photon rate equation. All
equations are solved assuming steady state. The simulator will be compared to
experimental results.
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