Advances in Skin, Wound and Tissue Repair
Advances in Skin, Wound and Tissue Repair
ASWTR
Medical Sciences
http://icml.ir
105
journal105
1735-3319
10.61882/aswtr
en
jalali
1398
12
1
gregorian
2020
3
1
16
4
online
1
fulltext
fa
بررسی تنظیمپذیری لیزر حالت جامد InP/InxGa1-xAsP برای کاربردهای پزشکی: تأثیر تغییر گاف نواری و اندازۀ کاواک
Investigation of Tunability of Solid State InP/InxGa1-xAsP Laser for Medical Applications: Effects of Band Gap Variation and Cavity Size
عمومى
General
پژوهشي
Research
<div style="text-align: justify;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="font-size:14px;"><span style="line-height:2;"><strong>مقدمه</strong>: 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 <span dir="LTR">InP/In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>AsP</span> 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.<br>
<strong>روش بررسی</strong>: در این پژوهش یک مدل بهرۀ اپتیکی وابسته به بسامد برای برآورد بیناب گسیلشی نور به­کار می­رود. این کار با کد­نویسی در محیط برنامۀ <span dir="LTR">Silvaco 2014</span> انجام می­پذیرد. برای این منظور: 1- ساختار لیزر با کمک دستورات <span dir="LTR">Atlas</span> تعریف می­شود، 2- مدل های قطعه و بایاس اولیه تنظیم می­گردد، 3- ماژول <span dir="LTR">LASER</span> در <span dir="LTR">Atlas</span> 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.<br>
<strong>یافته­ ها</strong>: نتایج حاصل از شبیه ­سازی­ ها نشان دادند که مشخصه ­های خروجی لیزر دیودی <span dir="LTR">InP/In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>AsP</span> به شدت به تغییرات نسبت <span dir="LTR">x</span> و ابعاد کاواک لیزری حساس هستند. مشاهده گردید که با افزایش مقدار <span dir="LTR">x</span> و در­نتیجه کاهش گاف انرژی، توان لیزری بر­حسب جریان بایاس افزایش پیدا نمود و بهرۀ اپتیکی به­ازای 25/0=<span dir="LTR">x</span> 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 <span dir="LTR">x</span> و <span dir="LTR">L</span> به­ ترتیب برابر 25/0 و 50 میکرون می­باشند.</span></span></span></div>
<div style="text-align: justify;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="font-size:14px;"><span style="line-height:2;"><strong>نتیجه ­گیری</strong>: در این مقاله تلاش گردید تا با بهینه­ سازی دو پارامتر نسبت عناصر <span dir="LTR">In</span> و <span dir="LTR">Ga</span> (<span dir="LTR">x</span>) و نیز ابعاد کاواک لیزری <span dir="LTR">L</span> 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 <span dir="LTR">InP/In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>AsP</span> 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.</span></span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span></div>
لیزر دیودی, گاف نواری, کاواک لیزری, توان لیزری, بهرۀ اپتیکی, چگالی فوتونی
24
16
http://icml.ir/browse.php?a_code=A-10-151-87&slc_lang=fa&sid=1
Ali
Abdolahzadeh Ziabari
علی
عبداله زاده ضیابری
ali_abdolahzadeh@liau.ac.ir
1050031947532846004274
1050031947532846004274
Yes
Department of Physics, Lahijan Branch, Islamic Azad University, Lahijan, Iran
گروه فیزیک، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی، لاهیجان، ایران