A method for calculating the beam quality and output wavelength spectrum of
a photonic crystal distributed feedback laser includes the steps of
calculating at least two coupling coefficients and forming a
characteristic matrix; repeating the following steps at spaced increments
of time until a steady state solution is reached: repeating the following
steps for one of the incremental cavity lengths: calculating a gain change
and a modal refractive index change for the laser waveguide structure for
one incremental stripe width; calculating a spontaneous emission term for
the gain change; calculating a gain roll-off term for the gain change;
applying the gain change, the modal refractive index change, the
spontaneous emission term, and the gain roll-off term to at least two
forward-propagating beams and at least two backward-propagating beams for
the one incremental stripe width; performing a Fourier transformation with
respect to the one incremental stripe width to yield a plurality of
diffraction terms; adding the diffraction terms to the characteristic
matrix; propagating the two forward-propagating beams by the incremental
cavity length from a first section to a succeeding and adjacent second
section with the characteristic matrix; propagating the two
backward-propagating beams by the incremental cavity length from the
second section to the first section with the characteristic matrix;
performing an inverse Fourier transformation with respect to the stripe
width; and applying at least one boundary condition to a facet of the
laser configuration for each time increment. The steady-state solution is
used as the basis for evaluating the beam quality and output wavelength
spectrum corresponding to the design parameters, the additional design
parameters, and the photonic crystal geometry of the laser configuration.
The invention provides scientists with an approach to designing and
building lasers that eliminates much of the time and resources otherwise
needed in the building and testing of unsuccessful designs.
Um método para calcular o spectrum do wavelength da qualidade e da saída do feixe de um laser de gabarito distribuído de cristal photonic inclui as etapas de calcular ao menos dois coeficientes acoplando e de dar forma a uma matriz característica; repetir as seguintes etapas em incrementos espaçados do tempo até uma solução do estado constante é alcançado: repetindo as seguintes etapas para um dos comprimentos incrementais da cavidade: calculando uma mudança do ganho e uma mudança modal do índice refractive para a estrutura do waveguide do laser para uma largura incremental do listra; calculando um termo espontâneo da emissão para a mudança do ganho; calculando um ganho role-fora o termo para a mudança do ganho; aplicando a mudança do ganho, a mudança modal do índice refractive, o termo espontâneo da emissão, e o ganho rolam-fora o termo ao menos a dois feixes para diante-propagar e ao menos a dois feixes para trás-propagar para a uma largura incremental do listra; executando uma transformação de Fourier com o respeito à uma largura incremental do listra para render um plurality de termos do diffraction; adicionando os termos do diffraction à matriz característica; propagando os dois feixes para diante-propagar pelo comprimento incremental da cavidade de uma primeira seção a suceder e da segunda seção adjacente com a matriz característica; propagando os dois feixes para trás-propagar pelo comprimento incremental da cavidade da segunda seção à primeira seção com a matriz característica; executando uma transformação inversa de Fourier com o respeito à largura do listra; e aplicando ao menos uma condição de limite a um facet da configuração do laser para cada vez incremente. A solução de estado estacionário é usada como a base avaliando o spectrum do wavelength da qualidade e da saída do feixe que corresponde aos parâmetros de projeto, aos parâmetros de projeto adicionais, e à geometria de cristal photonic da configuração do laser. A invenção fornece cientistas com uma aproximação aos lasers de projeto e construindo que elimina muito do tempo e dos recursos necessitados de outra maneira no edifício e testar de projetos mal sucedidos.
