بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تاثیر مقدار دمش بر دینامیک یک لیزر نیمه رسانا، با کاواك خارجی کوتاه، توسط نمودارهاي دو شاخه شدگی بر حسب فاز پس خوراند بعنوان پارامتر کنترل، مورد بررسی قرار گرفته است. براي تایید نتایج حاصل از نمودارهاي دوشاخه شدگی، منحنی هاي تحول زمانی نیز در مورد آنها بررسی شده است. نتایج عددي نشان می دهند که بسته به این که نرخ پس خوراند بالا باشد یا پایین، به ازاي مقادیر مختلف دمش، رفتار دینامیکی خروجی لیزر می تواند کاملا متفاوت باشد.
به طوري که در شدت پس خوراند پایین، با افزایش مقدار دمش ، دینامیکهاي پریودیک جدید ظاهر شده و دینامیکهاي پریودیک قبلی حذف میشوند، ضمن اینکه در مقادیر دمش بالا بر بازه محدوده ي آشوبناك افزوده میشود. ولی در شدت پس خوراند بالا، با افزایش دمش، تنها محدوده ي مناطق پالسی رشد می کند. به طوري که در مقادیر دمش بالارفتار دینامیکی لیزر فقط بصورت پالسی بوده و رفتارهاي دینامیکی موج پیوسته - پریود اول - و شبه پریودیک، که در دمشهاي پایین وجود داشتند، حذف شدند.
مقدمه
لیزرهاي نیمه رسانا به صورت گسترده اي به عنوان منابع نوري همدوس در کاربردهاي تکنولوزیکی مانند؛ انتقال نوري اطلاعات با حجم بالا، فرآیندهاي نوري فوق سریع، مخابرات نوري و تولید پرتوهاي آشوبناك در مخابرات امن مورد استفاده قرار می گیرند1]و.[2 علاوه بر دینامیک وسیع و متنوعی که لیزرهاي نیمه رسانا از خود نشان می دهند، هزینه ي تهیه و نگهداري بسیار پایینی
دارند. لذا، بهترین کاندید براي استفاده در زمینه ي مخابرات نوري می باشند. در سالهاي اخیر استفاده از کاواك خارجی در این گونه لیزرها مورد توجه خاص قرار گرفته است و هم اکنون در اهدافی نظیر اندازه گیري نوري، سنسور هاي تداخل سنجی و حافظه هاي نوري مورد استفاده قرار می گیرد .[3] به علت استفاده لیزرهاي نیمه رسانا در فیبرهاي نوري، بررسی خواص دینامیکی این گونه لیزرها از اهمیت خاصی برخوردار بودهبا و این لیزرها پس خوراندنوري به عنوان یکی از برجسته ترین تولید کنندگان پرتو آشوبناك می باشند 4]و.[5
طرحواره آرایش هندسی کاواك لیزري خارجی با پس خوراند نوري در شکل - - 1 نشان داده شده است.در لیزر هاي نیمه رسانا با کاواك خارجی سه پارامتر به عنوان پارامتر کنترل و موثر در تغییر دینامیک شدت خروجی لیزر مطرح می باشند؛ فاز پس خوراند، شدت پس خوراند، و مقدار جریان دمش شده. در قدم اول دمش به عنوان شرط اولیه براي شروع به کار لیزر مطرح می باشد. بنابراین، تاثیر مقدار دمش انتخاب شده بر دینامیک خروجی لیزر موضوعی است که در این مقاله به بررسی آن پرداخته شده است. در بررسی تغییرات دینامیک شدت خروجی لیزر از نمودارهاي دوشاخه شدگی1 براي معادلات دیفرانسیل تاخیري استفاده شده است. از دیدگاه تئوري، لیزرهاي با پس خوراند نوري تاخیري، به طور موفقیت آمیزي قابل مدل سازي با معادلات دیفرانسیل تاخیري می باشند6]و.[7
معادلات ریاضی
در حالت بی بعد، میتوان از معادلات لانگ- کابایاشی2 براي توصیف دینامیک لیزرهاي نیمه رسانا با کاواك خارجی استفاده کرد ، که میتوان انها را به صورت زیر نوشت :[8]در روابط فوق، E میدان الکتریکی بهنجار شده، N وارونی انبوهی a فاکتور پهن شدگی، شدت پس خوراند ،فازپس خوراند، T نسبت بین طول عمر کاواك به طول عمر حامل بار الکتریکی - الکترون - ، P میزان جریان دمش شده میزان و تاخیر زمانی در کاواك خارجی می باشد. در محاسبات از پارامتر هاي کاواك کوتاه به صورت T 1710 و =70 استفاده شده است.[9] در کاواك کوتاه، طول کاواك خارجی چنان انتخاب میشود که فرکانس لیزر درون کاواك خارجی بسیار بزرگتر از فرکانس نوسان واهلشی در لیزر باشد .[10]
-3بررسی تاثیر تغییر دمش بر دینامیک خروجی لیزر
در شکل 2، نمودار دوشاخه شدگی شدت خروجی لیزر بر حسب فاز پس خوراند براي شدت انعکاس آینه خروجی 0.0455
و به ازاي مقادیر مختلف دمش نشان داده شده است.
