Projekt

Numerische Simulation von Halbleiterlasern mit Hilfe von Finiten Elementen

Die Schwierigkeit bei der numerischen Simulation von DFB-Lasern ist, dass einerseits die Reflexionseigenschaften der Struktur genau berücksichtigt werden müssen und andererseits solche Laser eine im Verhältnis zur Wellenlänge relativ große Resonatorgeometrie aufweisen. Daher ist eine direkte Anwendung der Finite Elemente Methode nicht möglich. Aus diesem Grund wurde eine Finite Elemente Methode entwickelt, welche insbesondere auf Laser mit langen Geometrien und bei inneren Reflexionen anwendbar ist. Die nodalen Basisfunktionen werden dabei mit geeigneten Sinus- und Cosinusfunktionen multipliziert, so dass eine größere Genauigkeit trotz einer geringeren Anzahl von Gitterpunkten erreicht wird. Mittels dieser Simulation lassen sich Laser-typische Effekte wie "spatial hole burning" und "frequency chirping" nachweisen.

Projektleitung:
Prof. Dr. Christoph Pflaum

Beteiligte:
Dr. Günther Steinle (Infineon)

Stichwörter:
Numerische Simulation; Halbleiterlaser; DFB-Laser; Finite Elemente

Laufzeit: 25.8.2004 - 30.6.2009

Förderer:
Infineon

Publikationen

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph ; Steinle, G.: Non-conforming finite elements for wave simulations on largegeometries. In: University of Reading, UK (Hrsg.) : Proceedings of Waves 2007 - The 8th International Conference onMathematical and Numerical Aspects of Waves (Waves 2007 Reading, OK 23.-27.07.2007). 2007, S. 68-70. - ISBN 0-704998-80-7

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph: A new simulation technique for DFB Lasers. In: SPIE (Hrsg.) : Semiconductor Lasers and Laser Dynamics conference proceedings (SPIE Photonics Europe 2008 Strasbourg, 08. - 10. 4.). Bd. 6997. electronically : SPIE, 2008, S. 1-11.
[doi>10.1117/12.779290]

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph: Approximation properties of trigonometric finite wave elements. In: ETH Zürich (Veranst.) : Proc. Appl. Math. Mech. (I6th International Congress on Industrial and Applied Mathematics Zürich 16. - 20. 07.2007). electronically : Wiley, 2008, S. 2130001-2130002. (Proc. Appl. Math. Mech. Bd. 7)
[doi>10.1002/pamm.200700184]

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph ; Steinle, G.: New Finite Elements for Large-Scale Simulation of Optical Waves. In: SIAM J. Sci. Comput. 31 (2008), Nr. 2, S. 1063-1081
[doi>10.1137/070692224]

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph: A new Technique for Simulating Semiconductor Laser Resonators.Vortrag: 8th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices, Nottingham, UK, 01.09.2008

Heubeck, Britta ; Pflaum, Christoph: Time-dynamic simulations of DFB lasers in 2D. In: SPIE (Veranst.) : Proceedings of SPIE Vol 7211 (LASE 2009 San Jose 26.01.--27.01.09). Bd. 7211. 2009, S. 42-1-42-10.