矩阵半高宽matlab,半导体激光器半高宽(FWHM)计算(包含matlab仿真程序)
半导体激光器半高宽(FWHM)计算
一、问题描述
Estimate the spot size (FWHM) in the lateral and transverse directions for a 1.3-um semiconductor laser whose active region is 0.2-um thick and 1-um wide. Assume u2=3.5and u1=3.2.
二、问题分析
单模半导体激光器的线宽通常定义为输出信号光谱的半高宽(FWHM):full width at half maximum,功率函数峰值3dB处相距的频率宽度即为FWHM。
1.首先考虑TE模,即只考虑y方向,由书本第二章式2.5.10:
求其通解可以得到式2.5.14:
偶模:
奇模:
其中,
为包层折射率,为有源区折射率,为有效折射率,<
附:
1.TE-mode
%%TEmode FWHM
clear all
clc
d=0.2; %um
w=1; %um
u1=3.2;
u2=3.5;
lamada=1.3;
k0=2*pi/lamada;
D=k0*sqrt((u2^2-u1^2))*d;
GamaT=D^2/(2+D^2);
ue=sqrt(u1^2+GamaT*(u2^2-u1^2));
lamda=1.3; %um
k0=2*pi/lamda;
k=k0*sqrt(u2*u2-ue*ue);
gamma=k0*sqrt(ue*ue-u1*u1);
Ae=1.6;
Be=Ae*0.882;
y=-1:0.0005:1;
phi_y=zeros(1,length(y));
for i=1:length(y)
if (abs(y(i))<=d/2)
phi_y(i)=(Ae*cos(k*y(i))).^2;
else
phi_y(i)=(Be*exp(-gamma*(abs(y(i))-d/2))).^2;
end
end
figure
plot(y,phi_y)
xlabel(Thickness d (um));
ylabel((pih_y)^2)
title(Transverse Modes FWHM)
hold on
grid on
phi_mid=max(phi_y)/2;
y_mid=zeros(1,2);
for i=1:(length(y)-1)/2
if (abs(phi_y(i)-phi_mid)<0.01)
y_mid(1)=y(i);
end
end
for i=(length(y)+1)/2:length(y)
if (abs(phi_y(i)-phi_mid)<0.01)
y_mid(2)=y(i);
end
end
plot(y_mid(1),phi_mid,gp,y_mid(2),phi_mid,rp)
fwhmvalue=abs(y_mid(2)-y_mid(1)) % um
2.TM-mode
%%TMmode FWHM
clear all
clc
d=0.2; %um
clc
clf
w=1; %um
u1=3.2;
u2=3.5;
lamada=1.3;
k0=2*pi/lamada;
D=k0*sqrt((u2^2-u1^2))*d;
GamaT=D^2/(2+D^2);
ue=sqrt(u1^2+GamaT*(u2^2-u1^2));
lamda=1.3; %um
k0=2*pi/lamda;
k=1.4745;
gamma=k0*sqrt(ue*ue-u1*u1)
Ae=1.6;
Be=Ae*0.745;
x=-3:0.0005:3;
phi_x=zeros(1,length(x));
for i=1:length(x)
if (abs(x(i))<=w/2)
phi_x(i)=(Ae*cos(k*x(i))).^2;
else
phi_x(i)=(Be*exp(-gamma*(abs(x(i))-w/2))).^2;
end
end
figure
plot(x,phi_x)
xlabel(Width d (um));
ylabel((pih_x)^2)
title(Lateral Modes FWHM)
hold on
grid on
phi_mid=max(phi_x)/2;
x_mid=zeros(1,2);
for i=1:(length(x)-1)/2
if (abs(phi_x(i)-phi_mid)<0.01)
x_mid(1)=x(i);
end
end
for i=(length(x)+1)/2:length(x)
if (abs(phi_x(i)-phi_mid)<0.01)
x_mid(2)=x(i);
end
end
plot(x_mid(1),phi_mid,gp,x_mid(2),phi_mid,rp)
fwhmvalue=abs(x_mid(2)-x_mid(1)) % um
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