リーキーモード計算

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APSSはリーキーモード(Leaky Mode)の計算を行なうことができる。

表1はレーザプリンタ用GaAs系のレーザ(波長:826.5nm)の層構造である。

表1.参考としたデバイス構造
厚さ(nm) 屈折率(実部) 屈折率(虚部)
p-GaAs (cap) 1500 3.6661 -0.0591
p-Al0.4Ga0.6As (cladding) 1500 3.3845 0
GaAs (well) 10 3.6661 0
Al0.2Ga0.8As (barrier) 3 3.4563 0
GaAs (well) 10 3.6661 0
Al0.2Ga0.8As (barrier) 3 3.4563 0
GaAs (well) 10 3.6661 0
Al0.2Ga0.8As (barrier) 3 3.4563 0
GaAs (well) 10 3.6661 0
Al0.2Ga0.8As (barrier) 3 3.4563 0
GaAs (well) 10 3.6661 0
n-Al0.4Ga0.6As (cladding) 2000 3.3845 0
n-GaAs (buffer) 1000 3.6661 -0.0591
リッジ幅(マスク寸法で)2.5μm, メサ深さは活性層まで0.2μm
出展:特許出願広報(平1-117327)より

基板、キャップ層が高屈折率でありいわゆるリーキーモード解析が必要である。このモードを計算するためには複素数での計算を行なう。A-W1で示したように表1に基づき、構造定義を行なう。表1のn-GaAs (buffer)を基板として取り扱った。その結果、図1の結果を得た。



図1.構造低後の画面


図1で”Run Simulation” (赤丸)を選択すると図2のようにウインドウが開くので、波長と”Mesh Setting”でメッシュを設定して、”FD Mode Solver Setting” (青丸)のタブに切り替える。メッシュの設定に関してはA-W1を参照されたい。



図2.解法設定パネル



図3.解法設定パネル(続き)


図3の解法設定パネルで、モードとして”Complex” [複素数](赤丸)、境界条件としてPML(赤四角)を選択する。PMLの設定は、青丸の”Setting”をクリックすると、図4が比較ので、層数を設定する。実際の問題では、基板(下側:Xが小さい値)とキャップ側(上側:Xが大きい値)にリーキーモードとしてフィールドが延びる可能性があるので端のメッシュをある程度小さくし、モードが伸びるようであれば層数を増やすなどの調整が必要である。今回は図4のデフォルト値のままで問題なく良好な解が得られた。



図4.PML境界条件設計画面


図3で”Run”をクリックするとシミュレーションが始まる。シミュレーション後のフィールド分布は図5となり、リーキーモードまで含めて、コアにパワーが集中しているモード分布となっていることがわかる。



図5.得られたY偏波のモード分布