什么是Harold

Harold是一种*的异质结构模型，用于模拟任意层组成和垂直结构的Fabry-Perot量子阱激光器。它基于成熟的物理模型，给出了大量的物理过程，选择其一进而获得全面的仿真结果，而且可以测试和改进激光器的设计。它可以模拟1D和2D结构，也可以模拟在脉冲（等温）或连续波（自发热）条件下的结构。除了模拟激光器以外，Harold也可以导出材料模型，用于PICWave中的电路仿真，从而使得时域中大规模复杂设备的快速仿真得以实现。

特性：

●*的异质结构模型，基于完善的物理模型，模拟FP激光器/ SOA

●允许建立任意外延层结构和成分

●各种仿真选项：1D或2D，等温或自加热（连续）模式

●全面的仿真结果：器件的光/电/热特性

●与PICWave联合使用：导出材料文件，增益光谱文件和外延层结构（SWGs），用于PICWave中快速时域仿真

界面

●图层编辑器

Harold的图层编辑器可以为你的设备提供完整的外延层结构说明。包括：金属触电/散热片层、基底层、容量层、量子阱和载流子层。对于每一层，你可以厚度、材料、合金成分和掺杂水平。分级结构和层内掺杂也可以实现。此外，还可以在单独层上自定义的Shockley-Reed-Hall复合。

●器件编辑器

使用Harold的器件编辑器，可以定义Fabry - Perot装置中的基本参数，如腔长，腔宽，腔高、面反射率等。也允许定义面吸收、散射损耗、表面复合参数、散热片性能等。此外，可以使用高级参数微调自发辐射、增益和捕获逃逸模型，以及2D仿真中定义附加特性，比如热悬垂或在表面抑制电流注入。

●其他编辑器

Harold还包含其他的编辑器，允许自定义势阱，模拟Shockley-Reed-Hall非辐射复合；包含一个网格编辑器，可以为一个单独的层面网格；包含一个量子阱能级编辑，可以独立运行而不使用Harold内置的薛定谔求解器。

模型：

HAROLD拥有一个详尽的模型设置，可以为你的设计提供一个综合的仿真结果。HAROLD是一个二维模拟器，可以自洽求解泊松方程、电流连续性方程，捕获/逃逸平衡方程、光子速率方程和热流量方程。此外，它解决了垂直和水平方向上的波动方程和薛定谔方程。HAROLD既可以模拟单个量子阱结构的激光器，也可以模拟多个量子阱结构的激光器。在2D仿真中，给出了更进一步影响因素：表面复合，光吸收以及光场的非均匀性。

●电模型

自洽求解泊松方程、漂移扩散、空穴和电子的捕获/逃逸。

●热模型

全方向求解热流量方程，包括基底、金属触点和散热片。功耗进行局部处理，包括焦耳、非辐射复合、自由载流子吸收、超额功率分布、镜面散射和镜面吸收。纵向热流量被认为是二维（XZ）的计算。

●光学模型

Harold包括一维波导模式求解。这是用来计算限制因子和模式增益的。TE和TM极化都可以被考虑。Fabry Perot腔被假定沿水平方向，光子密度也假定沿腔长方向。在充分考虑整个腔内增益/损耗的平衡后，得到总的光子密度。

●捕获/逃逸

在量子阱内，约束载流子和自由载流子之间的热平衡不是假设的，而是通过适当的捕获/逃逸平衡方程来描述。

●四元合金

四元合金可以通过材料数据库给出。

●增益模型

量子阱激光器的材料增益是一个关于波长、载流子浓度和温度的函数，利用抛物带近似。TE和TM模的增益都可以计算。

●复合

Shockley-Read-Hall、Auger受激自发复合过程都包括在内。高级特性：比如在每一层上的任意深阱能级。

●表面复合

经过镜面处的深阱能级，包括表面复合。

●带隙缩窄

包含带隙缩窄的载流子。

●量子阱

可以模拟单个和多量子阱（MQW）结构，多量子阱可以是不相同的。通过求解薛定谔方程得到能级。对于MQW结构，将求解整个MQW区域，以此得到各量子阱之间的耦合。使用波函数迭代计算复合和增益。

●应力

模拟在QW能级的应力效应（在量子阱和载流子层）。各向异性空穴的聚集带来的双轴应力效应也可以被模拟。

●热悬垂

在2D计算中实现散热器热悬垂。

●非注入镜面

实现镜面中注入电流的抑制

●吸收镜

实现光子吸收，镜面衰减。

●材料数据库

软件提供了材料数据库，包括AlGaAs、InGaAsP、InGaAlAs、黄金和铜等，这为带隙、有效质量和折射率等参数的增益计算提供了信息。数据库是ASCII类型，可以很方便的添加所需的材料。