دوره 16، شماره 4 - ( لیزر در پزشکی 1398 )
جلد 16 شماره 4 صفحات 16-24 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Abdolahzadeh Ziabari A. Investigation of Tunability of Solid State InP/InxGa1-xAsP Laser for Medical Applications: Effects of Band Gap Variation and Cavity Size. lmj 2020; 16 (4) :24-16
URL: http://icml.ir/article-1-465-fa.html
URL: http://icml.ir/article-1-465-fa.html
عبداله زاده ضیابری علی. بررسی تنظیم‌پذیری لیزر حالت جامد InP/InxGa1-xAsP برای کاربردهای پزشکی: تأثیر تغییر گاف نواری و اندازۀ کاواک. فصلنامه علمی پژوهشی لیزر در پزشکی. 1398; 16 (4) :24-16
گروه فیزیک، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران
چکیده: (3188 مشاهده)
مقدمه: به دلیل بهبود پیوستۀ فناوری لیزرهای دیودی، اینگونه از لیزرها به گونۀ فزایندهای برای کاربردهای پزشکی در کانون توجه قرار گرفته اند. لیزرهای دیودی همزمان تنظیم پذیری و توان گسیلشی بالا و اندازۀ کوچک با قیمت به صرفه را ارائه میدهند. بنابراین، لیزرهای دیودی به گونۀ فزایندهای در کاربردهای مهمی همچون لیزر شبکیه ای پیآرپی، توموگرافی اپتیکی همدوس، تصویربرداری اپتیکی افشانده، تصویربرداری زمان عمر فلورسان و تصویربرداری تتراهرتز ترجیح داده شده اند. در این مقاله لیزر دیودی حالت جامد با ناحیۀ اکتیو InP/InxGa1-xAsP مورد بررسی قرار میگیرد. بازۀ بینابی که اینگونه از لیزرها در دسترس هستند به طور عمده به گاف نواری مادۀ موجود در بخش فعال مربوط است. بنابراین در این پژوهش با تغییر درصد عناصر موجود در مادۀ فعال، گاف نواری بهینه برای رسیدن به بیشینۀ بهرۀ لیزری به دست میآید. همچنین بهمنظور دستیابی به بهینه‌ترین مقادیر مشخصه های خروجی، تغییرات مشخصه های یادشده با ابعاد کاواک لیزری نیز بررسی میشوند.
روش بررسی: در این پژوهش یک مدل بهرۀ اپتیکی وابسته به بسامد برای برآورد بیناب گسیلشی نور بهکار میرود. این کار با کدنویسی در محیط برنامۀ Silvaco 2014 انجام میپذیرد. برای این منظور: 1- ساختار لیزر با کمک دستورات Atlas تعریف میشود، 2- مدل های قطعه و بایاس اولیه تنظیم میگردد، 3- ماژول LASER در Atlas فعال میشود، 4- مشبندی فضا برای حل معادلۀ موج هلمهولتز انجام میپذیرد، 5- مدلهای فیزیکی لیزر و پارامترهای وابسته مانند مدل بهرۀ اپتیکی وابسته به بسامد تعریف میشوند و 6- پارامترهای الکتریکی و اپتیکی لیزر محاسبه میشوند.
یافته ها: نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که مشخصه های خروجی لیزر دیودی InP/InxGa1-xAsP به شدت به تغییرات نسبت x و ابعاد کاواک لیزری حساس هستند. مشاهده گردید که با افزایش مقدار x و درنتیجه کاهش گاف انرژی، توان لیزری برحسب جریان بایاس افزایش پیدا نمود و بهرۀ اپتیکی بهازای 25/0=x به بهینۀ مقدار خود رسید. همچنین رابطۀ مستقیمی بین توان خروجی لیزر و ابعاد کاواک دیده شد درصورتیکه بهرۀ اپتیکی با افزایش طول کاواک کاهش محسوسی یافت. برآیند نتایج مشخص نمود که برای لیزر دیودی طراحی‌شده بهینۀ مقادیر x و L به ترتیب برابر 25/0 و 50 میکرون می‌باشند.
روش بررسی: در این پژوهش یک مدل بهرۀ اپتیکی وابسته به بسامد برای برآورد بیناب گسیلشی نور بهکار میرود. این کار با کدنویسی در محیط برنامۀ Silvaco 2014 انجام میپذیرد. برای این منظور: 1- ساختار لیزر با کمک دستورات Atlas تعریف میشود، 2- مدل های قطعه و بایاس اولیه تنظیم میگردد، 3- ماژول LASER در Atlas فعال میشود، 4- مشبندی فضا برای حل معادلۀ موج هلمهولتز انجام میپذیرد، 5- مدلهای فیزیکی لیزر و پارامترهای وابسته مانند مدل بهرۀ اپتیکی وابسته به بسامد تعریف میشوند و 6- پارامترهای الکتریکی و اپتیکی لیزر محاسبه میشوند.
یافته ها: نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که مشخصه های خروجی لیزر دیودی InP/InxGa1-xAsP به شدت به تغییرات نسبت x و ابعاد کاواک لیزری حساس هستند. مشاهده گردید که با افزایش مقدار x و درنتیجه کاهش گاف انرژی، توان لیزری برحسب جریان بایاس افزایش پیدا نمود و بهرۀ اپتیکی بهازای 25/0=x به بهینۀ مقدار خود رسید. همچنین رابطۀ مستقیمی بین توان خروجی لیزر و ابعاد کاواک دیده شد درصورتیکه بهرۀ اپتیکی با افزایش طول کاواک کاهش محسوسی یافت. برآیند نتایج مشخص نمود که برای لیزر دیودی طراحی‌شده بهینۀ مقادیر x و L به ترتیب برابر 25/0 و 50 میکرون می‌باشند.
نتیجه گیری: در این مقاله تلاش گردید تا با بهینه سازی دو پارامتر نسبت عناصر In و Ga (x) و نیز ابعاد کاواک لیزری L که به عنوان مشدد لیزری عمل میکند، مشخصه های خروجی شامل توان گسیلیدۀ لیزری، مشخصۀ جریان-ولتاژ، بهرۀ اپتیکی و چگالی فوتونی محاسبه گردند. محاسبههای صورت گرفته نشان می‌دهد که با انجام تنطیمات مؤثر برروی ساختار و پیکربندی لیزر حالت جامد InP/InxGa1-xAsP امکان چیرگی بر معایبی مانند توان خروجی پایین‌تر نسبت به لیزرهای گازی، پهنای طیفی گسترده و کار در رژیم چند مد فراهم میشود. نتیجه اینکه به دلیل مزیت‌هایی ازجمله امکان پمپاژ به وسیلۀ جریان الکتریکی، بازدهی بسیار بالا، ابعاد کوچک، سادگی اتصال به فیبرهای نوری و هزینۀ بسیار پایین در قیاس با لیزرهای گازی، با انجام مهندسی برروی گاف نواری، زیرلایه و اندازۀ کاواک از این گونه لیزرها میتوان به طور گسترده در پزشکی، دندانپزشکی و سایر شاخه ها مانند جراحی پلاستیک استفاده نمود.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
