四能级增益介质光子晶体激光器的时域有限差分模型与模拟

计算物理 ›› 2007, Vol. 24 ›› Issue (4): 452-456.

四能级增益介质光子晶体激光器的时域有限差分模型与模拟

王宏^1,2, 欧阳征标¹, 韩艳玲^3,4, 孟庆生¹

1. 深圳大学太赫兹技术研究中心, 深圳大学工程技术学院, 广东深圳 518060;
2. 电子科技大学物理电子学院, 四川成都 610054;
3. 中国地质大学(武汉)数理系, 湖北武汉 430074;
4. 华中科技大学图像所, 湖北武汉 430074

收稿日期:2006-03-22 修回日期:2006-08-31 出版日期:2007-07-25 发布日期:2007-07-25
作者简介:王宏(1967-),男,山西大同,博士,博士后,主要从事激光物理、光子晶体的研究.
基金资助:
国家自然科学基金(项目编号:60471047,60378001);广东省自然科学基金(项目编号:04011308);湖北省自然科学基金(项目编号:2006ABA345);深圳大学科研启动基金(项目编号200647)资助项目

An FDTD Model of Photonic Crystal Laser with Four-energy-level Gain Media

WANG Hong^1,2, OUYANG Zhengbiao¹, HAN Yanling^3,4, MENG Qingsheng¹

1. Center of THz Technology of Shenzhen University, College of Engineering and Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China;
2. University of Electronic Science and Technology of China, School of Physical Electronics, Chengdu 610054, China;
3. Mathematics & Physics Department, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
4. State Education Commission Laboratory for Image Processing & Intelligent Control, Institute of Artificial Intelligence, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China

Received:2006-03-22 Revised:2006-08-31 Online:2007-07-25 Published:2007-07-25

摘要/Abstract

摘要： 基于Maxwell-Bloch方程和速率方程相结合的模型,模拟包括四能级增益介质光子晶体激光器的光学特性.根据FDTD法的基本原理,给出方程的Yee氏离散方程.通过计算电场的时域特性,模拟光子晶体激光器的频谱特性、阈值特性、动力学演化等过程,模拟结果和理论结论一致,检验了该模型的有效性.

关键词: 光子晶体激光器, 四能级增益介质, 时域有限差分法, 激射模, 阈值

Abstract: A model of one-dimensional photonic crystal laser with four-energy-level gain media is presented.The model consists of Maxwell-Bloch equations coupled with rate equations of electronic population in a photonic crystal laser system.The discretization of coupled equations is accomplished with finite different time domain(FDTD).Spectra,lasing mode,lasing threshold and dynamics of the photonic crystal laser are obtained.The simulation shows good agreement with theoretical predictions.

Key words: photonic crystal laser, four-enery-level gain media, FDTD method, lasing mode, lasing threshold

中图分类号:

王宏, 欧阳征标, 韩艳玲, 孟庆生. 四能级增益介质光子晶体激光器的时域有限差分模型与模拟[J]. 计算物理, 2007, 24(4): 452-456.

WANG Hong, OUYANG Zhengbiao, HAN Yanling, MENG Qingsheng. An FDTD Model of Photonic Crystal Laser with Four-energy-level Gain Media[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2007, 24(4): 452-456.

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