|
Современные физические исследования невозможно представить без интенсивного использования компьютерных технологий, которые охватывают большую часть процесса работы: от управления экспериментом и процесса обработки результатов до компьютерного моделирования. Последнее является отнсительно новым методом исследования, что в свое время породило недоверие к компьютерному моделированию и многочисленные дискуссии о его обоснованности.
Использование методов моделирования обусловлено общей тенденцией расширения и углубления исследования процессов в реальном физическом мире; длительностью ряда процессов (например, экологических); практической невозможностью получать необходимую информацию путем исследования объекта-оригинала (объекты микро- и макрокосмоса); неполнотой данных о реальном объекте; сложностью протекания реальных процессов и высокой стоимостью исследований объекта-оригинала, когда с экономических позиций наиболее приемлемо перенести их на объект-модель [1]. Сейчас трудно назвать отрасль знаний, указать сферы человеческой деятельности, где бы ни применялись или куда бы ни внедрялись методы моделирования. Компьютерное моделирование охватывает сферу социально-экономических, международных отношений, сложные экономические, экологические и технологические системы. Этот метод исследования твердо вошел в использование, поскольку является одним из кардинальных путей сокращения затрат на разработку и улучшения качества создаваемых приборов, материалов, агрегатов и т.д. Средством повышения эффективности математического моделирования является универсализация математических моделей, алгоритмов и программ. Такой подход дает возможность оперативно, с минимальными затратами создавать модели различных процессов выбранной предметной области.
Разумеется, работа с моделями не может привести к открытию совершенно нового явления, скажем, элементарной частицы с неожиданными свойствами. Однако именно компьютерное моделирование привело, например, к возникновению нового взгляда на интересное и сложное явление – турбулентность. Кроме того, в работах, приводящих к открытию новых элементарных частиц и исследованию их свойств, моделирование не только используется на этапе проектирования экспериментальных установок, но и является непременной составной частью обработки экспериментальных данных.
Сфера использования ИТ при обработки данных, возможно, является наиболее широкой, поскольку обеспечивает пользователей мощными и достаточно простыми инструментами обработки и визуализации результатов. Специальное ПО выполняет математические расчеты с использованием теории вероятности, теории ошибок, математической статистики, векторного и растрового анализа изображений.
В настоящей работе будет отражено использование ИТ в процессе моделирования процессов генерации излучения в полупроводниковых лазерах, в частности, перспективных поверхностно-излучающих лазеров (VCSEL). Эффект переключения поляризации (ПП) в полупроводниковых лазерах известен достаточно давно и активно изучается на протяжении почти 30 лет. Такой интерес связан с распространенностью эффекта и разнообразием его проявлений в различных лазерных системах. Во многих случаях эффект ПП имеет бистабильный характер, поэтому он нашел широкое применение в разработке разнообразных устройств для систем оптоэлектроники. Также управляемый эффект ПП (в том числе поляризационный гистерезис) позволяет создавать переключатели, элементы логических систем и т.д. [2].
Таким образом, актуальность проблемы с одной стороны и дороговизна производства подобных лазеров с другой стороны приводят к необходимости численного моделирования процессов генерации излучения в VCSEL.
|
|
1. P. G. Eliseev, B. N. Sverdlov, and N. Shokhudzhaev // Kvantovaya Elektron., 11 (1984), 1665-1667
2. Y.C.Chen, J.M.Liu // Appl. Phys. Lett., 6 (1985), 16-21
3. Y.C.Chen, J.M.Liu // Opt. Quantum. Electron., 19 (1987), S93-S102
4. П.Г.Елисеев, М.А.Манько, В.П.Страхов // ЖТФ, 38 (1968), 100-102
5. Y. Mori, J. Shibata, and T. Kajiwara // Appl. Phys. Lett. 51 (1987), 1971–1973
6. G. Ropars, A. Le Floch, G. Jezequel, R. La Naour, Y. C. Chen, and J. M. Liu // IEEE J. Quantum Electron. 23 (1987), 1027–1032
7. Y. Mori, J. Shibata, and T. Kajiwara // IEEE J. Quantum Electron. 25 (1989), 265–272
8. B. Rheinl.ander, A. Klehr, O. Ziemann, and G. Oelgart // Opt. Commun. 80 (1991), 259–261
9. W. Culshaw and J. Kannelaud // Phys. Rev., 136 (1964), 1209-1221
10. W. Culshaw and J. Kannelaud // Phys. Rev. 141 (1966), 237-245
11. D. Lenstra // Phys. Rep. 59 (1980), 299–373
12. M. Brunel, O. Emile, M. Alouini, A. Le Floch, and F. Bretenaker // Opt. Lett. 24 (1999), 229–231
13. G. Bouwmans, B. Segard, and P. Glorieux // Opt. Commun. 196 (2001), 257–268
14. C.J.Chang-Hasnain, J.P.Harbison, G.Hasnain, A.von Lehmen, L.T.Florez, N.G.Stoffel // IEEE J. Quant. Electron., 27 (1991), 1402-1409
15. X. Tang, J. P. van der Ziel, B. Chang, R. Johnson, and J. A. Tatum // IEEE J. Quantum Electron. 33 (1997), 927–932
16. G. Giacomelli, F. Marin, M. Gabrysch, K. H. Gulden, and M. Moser // Opt. Commun. 146 (1998), 136–140
17. G. Verschaffelt, J. Albert, M. Peeters, K. Panajotov, J. Danckaert, I. Veretennicoff, H. Thienpont, F. Monti di Sopra, S. Eitel, R. Hoevel, M. Moser, H. P. Zappe, and K. Gulden // Proc. SPIE 3946 (2000), 246–257
18. T. Ackemann and M. Sondermann // Appl. Phys. Lett. 78 (2001), 3574–3576
19. Y.Hong, K.A.Shore, A.Larsson, M.Ghisoni, J.Halonen // IEEE Proc.-Optoelectron. 148 (2001), 31-34
20. T. H. Russell and T. D.Milster // Appl. Phys. Lett. 70 (1997), 2520–2522
21. A. Valle, L. Pesquera, and K. A. Shore // IEEE Photon. Technol. Lett. 10 (1998), no. 5, 639–641
22. Onishi, Y., N. Nishiyama, C. Caneau, F. Koyama and C.E. Zah // IEEE Photon. Technol. Lett. 16 (2004), 1236
|
На уровень вверх
Купить