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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