激光器中的增益材料如何设置

fdtd

#1

孙老师,您好:

   我想用FDTD solution 这个软件做一个激光器的仿真,但是在现有的我知道的两个增益材料的模型都不太合适。由于这个激光器的增益材料不能从能级的方面考虑,所以现有的四能级二电子的材料模型不太适合;而另一种的洛伦兹材料模型由于没有增益的饱和,所以也不太合适。现在我想请教一下老师,我这个激光器的材料模型如何选择比较好呢?或者是有别的方法可以实现吗?谢谢老师。

#2

那你需要详细描述你的这个增益,用什么方程可以描述?目前我们主要有这两种分方法。


#3

谢谢孙老师您的回复,我想仿真的是半导体激光器,在fdtd solution的案例中我没有发现类型的案例,这个软件可以仿真这种类型的激光器吗?我想用的激光材料,我现在的想法是洛伦兹模型的基础上增加一个增益饱和的条件,这个可以实现吗?就像在软件的计算过程中,当一个时刻的光功率达到设定的值时,使得增益停止,这样就算是增益的饱和。谢谢老师


#4

与类型关系不大;
洛伦兹模型的基础上增加一个增益饱和的条件,这个难以实现,因为饱和与当时的场强有关。
当一个时刻的光功率达到设定的值时,使得增益停止,原则上可以,但是实现起来比较困难:
我们有一个Step index的例子,随时间变化,参见
https://kb.lumerical.com/en/index.html?materials_advanced_material_models.html (最下面的例子)
但是要在某时间改变某物体的材料特性可能比较困难。另外这个也不符合物理原理,突然改变材料会有场的不连续性,会不会发散就难说了。
除非你修改光源的强度,这个是可能实现的,参见这个例子
https://kb.lumerical.com/en/index.html?nonlinear_optical_bistability.html