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JCMSuite應用-高功率半導體雷射器

時間:2021-07-12 14:21來源:未知作者: infotek點擊:次列印

在本教程專案中，我們研究了加熱對實際二極體雷射器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折
射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.

下圖是我們分析的超大型光波導雷射器的截面：

二極體雷射器由一個pn-結組成。用於鐳射模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。橫截面是由佈
局文件中的一些平行四邊形設置的.

熱傳導項目

為了研究溫度對傳播模式的影響，我們首先必須確定設備內的溫度分佈。相應的專案檔案位於單獨的子資料夾
“heat”中。溫度分佈的長度尺度當然比光學分佈圖大得多。此外，還必須考慮設備，散熱器等的整體安裝。因
此，我們增加了用於溫度類比的佈局尺寸:

熱問題和傳播模式問題的佈局在基本資料夾中只在計算域的大小上不同，它裁剪所有其他定義的平行四邊形。
此外，在熱佈局中，我們有一個額外的平行四邊形，用來定義溝槽之間熱源的位置

在原始檔案中定義了以下熱源:為DomainId=1000的平行四邊形分配一個空間均勻的熱源，並為邊界指定溫
度源.

熱模擬的邊界條件為:

固定的邊界條件對給定的溫度設置了溫度分佈並類比了散熱器。輻射邊界條件是熱模擬的開邊界條件，並模
擬了到無限環境熱輻射。在原始檔案中定義了邊界的相應溫度。

在給定熱源下所得到的溫度分佈如下所示:

對於熱模擬，自我調整網格細化也是可用的，自我調整網格細化可以清晰地細化溫度場解顯示出最顯著特徵的網格.

熱效應與光學類比的耦合

溫度升高對光學類比的物理影響是通過折射率的變化來模擬的。JCMsuite提供了對材料檔中定義的介電常數
的熱光學校正，計算出的基本模態如下所示:

專案定義使用了基本傳播模式示例中的標準設定.

熱透鏡

為了量化熱透鏡的效果，我們在參考子資料夾中定義了一個參考項目。與溫度依賴模式專案的唯一區別是原始
檔案定義:

在整個計算域上設定一個恒溫溫度= 293。為了比較模式的寬度，我們在一個後處理中輸出了計算的本征模在
活動區的切片上。

為了在Matlab®或Octave中視覺化，我們提供了一個小腳本plot_slice.m可以用來繪製模態的輸出截面:

將參考模(紅色)和溫度依賴模(藍色)繪製成同一圖，可以清楚地觀察到熱透鏡效應：

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