This paper presents the results of a numerical analysis of nitride-based edge-emitting lasers with an InGaN/GaN active region designed for continuous wave room temperature emission of green and blue light. The main goal was to investigate whether the indium thin oxide (ITO) layer can serve as an effective optical confinement improving operation of these devices. Simulations were performed with the aid of a self-consistent thermal-electrical-optical model. Results obtained for green- and blue-emitting lasers were compared. The ITO layer in the p-type cladding was found to effectively help confine the laser mode in the active regions of the devices and to decrease the threshold current density.
Subwavelength high contrast gratings (HCG) can be used as high reflective mirrors and can be used as mirrors of vertical-cavity surface-emitting lasers. HCG mirrors can be designed in such a way that they are extremely sensitive to environmental changes - changes in the refractive index of ambient substance or changes in the absorption coefficient may cause changes in mirror reflectivity. This phenomenon can be used to detect liquids and gases. In this paper we present analysis of HCG properties. We consider the various HCG mirror designs and the possibilities of detecting gases and liquids.
PL
Zwierciadła HCG to podfalowe siatki dyfrakcyjne wykonane z materiału o wysokim współczynniku załamania światła. Mogą one zostać wykorzystane jako zwierciadła o wysokiej odbijalności w laserach typu VCSEL. Zwierciadła HCG można zaprojektować w taki sposób, że będą wyjątkowo czułe na zmiany współczynnika załamania światła lub współczynnika absorpcji w otoczeniu zwierciadła. Zmiana tych parametrów powoduje zmianę odbijalności zwierciadła HCG. Zjawisko to może być wykorzystane w sensorach optycznych. W niniejszej pracy prezentujemy analizę właściwości zwierciadeł HCG. Rozważamy różne struktury zwierciadeł HCG i pokazujemy, że mogą być one wykorzystane do detekcji gazów i cieczy.
This paper presents the differences arising from the use of scalar (Effective Frequency Method) and vector (Fourier’s and Bessel’s Admittance Methods) calculation methods in optical analysis of arsenide Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs). Discussed results demonstrate that the vector methods are more accurate than the scalar one, but also they are more time consuming. By comparing two vector methods, it can be seen that the Bessel’s Admittance Method allows to obtain similar qualitatively and quantitatively results in a slightly shorter time. The calculations were performed for structures with varied aperture radius and its location in the resonant cavity. Moreover, this paper includes the comparison of calculation results for a structure in which there are layers with gradually changing refractive index, and the structure in which these layers are replaced by a layer with a constant average refractive index.
PL
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obliczeń propagacji emitowanej fali elektromagnetycznej (jej długości i czasu życia fotonów) dla arsenkowego lasera typu VCSEL. Celem pracy jest przedstawienie różnic płynących z zastosowania skalarnych i wektorowych metod obliczeniowych. Omówione wyniki pokazują, iż metody wektorowe są dużo dokładniejsze od metody skalarnej, ale jednocześnie bardziej czasochłonne. Obliczenia przeprowadzono dla struktur różniących się wartością średnicy apertury oraz jej położeniem wzdłuż wnęki rezonansowej. Ponadto metodą skalarną wykonano obliczenia dla struktury, w której występują warstwy o gradientowo zmieniającym się współczynniku załamania, oraz dla struktury, w której warstwy te zastąpiono warstwą pośrednią o stałym współczynniku załamania. Celem pracy jest również pokazanie różnic w wynikach otrzymanych dla powyższych przypadków.
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obliczeń propagacji emitowanej fali elektromagnetycznej (jej długości i czasu życia fotonów) dla arsenkowego lasera typu VCSEL. Celem pracy jest przedstawienie różnic płynących z zastosowania skalarnych i wektorowych metod obliczeniowych. Omówione wyniki pokazują, iż metody wektorowe są dużo dokładniejsze od metody skalarnej, ale jednocześnie bardziej czasochłonne. Obliczenia przeprowadzono dla struktur różniących się wartością średnicy apertury oraz jej położeniem wzdłuż wnęki rezonansowej. Ponadto metodą skalarną wykonano obliczenia dla struktury, w której występują warstwy o gradientowo zmieniającym się współczynniku załamania, oraz dla struktury, w której warstwy te zastąpiono warstwą pośrednią o stałym współczynniku załamania. Celem pracy jest również pokazanie różnic w wynikach otrzymanych dla powyższych przypadków.
EN
This paper includes the results of calculation for arsenic VCSEL laser. The aim of this paper is to present the differences arising from the use of scalar and vector calculation methods. Discussed results demonstrate that the vectorial methods are more accurate than scalar method, but also more time consuming. The calculations were performed for structures of varying the radius of the aperture and its location along the resonant cavity. Moreover, tis paper includes the results of calculations for a structure in which there are layers of the gradually changing refractive index, and the structure in which these layers were replaced by the intermediate layer with a constant refractive index. The aim is also to show the differences in the results obtained for the above cases.
W niniejszej pracy omówiona została możliwość wykorzystania monolitycznych podfalowych siatek dyfrakcyjnych o wysokim kontraście współczynnika załamania światła (siatek MHCG) jako zwierciadeł w azotkowych laserach VCSEL. Odpowiednio zaprojektowane siatki MHCG mogą cechować się bardzo wysoką odbijalnością. W pracy podano parametry geometryczne siatki MHCG wykonanej z azotku galu i zaprojektowanej na 414 nm, dla której odbijalność przekracza 99,99%. Zakres długości fal, dla których odbijalność takiego zwierciadła przekracza 99% jest wyraźnie większy niż dla zwierciadeł DBR wykonanych z materiałów azotkowych stosowanych w konstrukcjach niebieskich laserów VCSEL.
EN
In this paper we present idea of using monolithic high contrast grating (MHCG) as mirrors in nitride VCSELs. This solution can make nitride VCSEL production easier. Properly designed MHCG made of gallium nitride can be highly reflective structure. We present construction of GaN MHCG mirror designed for 414 nm which for reflectance is higher than 99.99%. The range, where reflectance of MHCG is higher than 99% is much wider than for nitride DBRs.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki komputerowej symulacji progowej pracy antymonkowego lasera o emisji powierzchniowej z pionową wnęką rezonansową z wykorzystaniem samouzgodnionego modelu lasera opisującego zjawiska elektryczne, termiczne, rekombinacyjne i optyczne. Obliczenia wykonano dla struktury dostosowanej do emisji promieniowania o długości fali 2,6 μm. Pokazane zostały zalety wprowadzenia ograniczenia dla rozpływu prądu w postaci złącza tunelowego oraz zbadano wpływ przesunięcia warstw powstałego na skutek jego wytworzenia na ograniczanie wzbudzania się modów wyższego rzędu. Zmniejszanie przesunięcia, o wartości początkowej wynoszącej 55 nm, o 35 nm spowodowało wzrost strat dla modów LP11 i LP21 odpowiednio 7 i 25 razy przy wzroście prądu progowego jedynie o 10%. Dalsza redukcja przesunięcia przyczynia się do wyraźnego wzrostu prądu progowego: 20% dla 40 nm oraz 50% dla 45 nm.
EN
In this work results of the threshold operation of antimonide-based vertical-cavity surface-emitting laser have been presented with the aid of the comprehensive fully self-consistent optical-electrical-thermal-recombination numerical model. Calculations have been carried out for the structure emitting at 2.6 μm. The advantages of incorporating the tunnel junction for current confinement have been shown and the influence of a layer shift caused by presence of the tunnel junction on the mode selectivity has been examined. It was shown that reducing the layer shift, with initial height equal to 55 nm, by the 35 nm leads to 7 and 25 times higher mode losses for LP11 and LP21 modes, respectively, and only 10% higher threshold current for the LP01 mode. Further reduction of the layer shift leads to high increment of the threshold current value: 20% for 40 nm reduction and 50% for 45 nm one.
W artykule omówiono proces technologiczny wytwarzania diody elektroluminescencyjnej Al(In)GaN/GaN o emisji promieniowania w zakresie 380…400 nm z maksimum dla 384 nm oraz dostosowanych do niej kryształów fotonicznych. Zastosowanie kryształu fotonicznego w formie współśrodkowych pierścieni o stałej sieci 3 μm i wypełnieniu 60% wytrawionych w strukturze DEL pozwoliło na ponad dwukrotny wzrost mocy promieniowania, ograniczenie stożka emisji ze 150 do 90° oraz uzyskanie pojedynczego maksimum emisji w kierunku normalnym do powierzchni diody.
EN
This communication describes the fabrication of an Al(In)GaN/GaN light emitting diode (LED) emitting in the range 380...400 um with a maximum at 384 um along with the fabrication of appropriate photonic crystals. The etching of photonic crystals with a concentric ring structure with a 3 μm lattice constant and 60% filling factor in the LED structure yielded a more than doubled radiation power, more focused radiation cone of 90 instead of the initial 150° and a single energy maximum normal to the LED surface.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents the performance characteristics of the small power induction motor with core made from different electrical sheets, supplied at 100 and 200 Hz. The calculations were made with the use of circuit models taking into account the nonlinear phenomena and additional core losses. The measured mechanical losses characteristics and the measured for different electrical sheets magnetization and losses density characteristics as a function of a flux density for frequencies up to 2000 Hz were used in the calculations. The computational results have been verified by measurements.
PL
W artykule przedstawiono charakterystyki eksploatacyjne silników indukcyjnych małej mocy, o rdzeniach wykonanych z różnych gatunków blachy elektrotechnicznej, pracujących przy zasilaniu napięciem o częstotliwości 100 oraz 200 Hz. Obliczenia zostały wykonane z wykorzystaniem modelu obwodowego, z uwzględnieniem zjawisk nieliniowych oraz strat dodatkowych w rdzeniu silnika. W obliczeniach wykorzystano wyznaczone doświadczalnie charakterystyki strat mechanicznych, a także zmierzone charakterystyki magnesowania stosowanych blach elektrotechnicznych oraz charakterystyki stratności blach w funkcji indukcji magnetycznej wyznaczone dla zakresu częstotliwości do 200Hz. Wyniki obliczeń porównano z wynikami pomiarów.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the various methods of determining of the magnetization and losses density characteristics as a function of a flux density of the amorphous steel METGLAS Alloy 2605SA1, are presented in a wide range of frequencies. These characteristics will be used in the design calculations of the high-speed induction motors.
PL
W artykule przedstawiono charakterystyki magnesowania i stratności w funkcji indukcji magnetycznej i częstotliwości blachy amorficznej Alloy 2605SA1 firmy METGLAS, wyznaczone dla próbek pierścieniowych wykonanych z użyciem różnej technologii oraz dla powszechnie stosowanej w pomiarach przy użyciu aparatu Epsteina próbki ramowej. Omówiono możliwości aproksymacji otrzymanych charakterystyk zależnościami analitycznymi w celu wykorzystania pomierzonych wartości w obliczeniach strat w rdzeniu silnika indukcyjnego.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents two methods for core loss prediction in induction motors that take into account harmonic flux density due to the slotting effect. The first method uses an analytical formulation to determine the flux density distribution in the motor cores. The second one is based on finite element analysis. In the both cases, an iron loss model in non sine excitation condition has to be defined. The complementarities of the both methods are displayed.
PL
Artykuł prezentuje dwie metody obliczania strat w silniku indukcyjnym uwzględniające efekty związane z żłobkowaniem stojana i wirnika. Pierwsza metoda używa zależności analitycznych do określenia rozkładu indukcji w silniku. Druga wykorzystuje metodę elementów skończonych uwzględniającą ruch wirnika oraz rozwiązanie równań pola względem czasu. Dla obydwu przypadków konieczne było określenie modelu strat w żelazie przy wzbudzeniu niesinusoidalnym (wieloharmonicznym). Pokazano, że obie metody prowadzą do poprawnego wyznaczenia strat w silniku indukcyjnym.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Magnetic slot wedges are often used to improve starting performance of large induction motors. In this paper we have investigated – through simulation – the effects of the wedges on the performance characteristics of the motor and core losses under no load condition. Both analytical and hybrid two-dimensional field-circuit models have been used. In order to reliably establish the parameters of the end connections of the rotor cage, whose values significantly influence the results of simulation, a three-dimensional model was developed, also useful for verification purposes at standstill. The simulation has demonstrated the effects of the wedges on the starting performance but revealed little influence on the core losses.
PL
W artykule przedstawiono wpływ zastosowania klinów magnetycznych na charakterystyki eksploatacyjne i straty w rdzeniu silników indukcyjnych dużej mocy w warunkach obciążenia. Obliczenia zostały wykonane z wykorzystaniem hybrydowego modelu obwodowo-polowego 2D oraz metodami analitycznymi. Wyniki obliczeń porównano z wynikami pomiarów.
W pracy przedstawiono charakterystyki eksploatacyjne silników indukcyjnych małej mocy, o rdzeniach wykonanych z różnych gatunków blachy elektrotechnicznej, pracujących przy zasilaniu z sieci i z przemiennika częstotliwości napięciem o częstotliwości 100 oraz 200 Hz. Obliczenia zostały wykonane z wykorzystaniem metod obwodowo-polowych oraz metodami obwodowymi, z uwzględnieniem zjawisk nieliniowych oraz strat dodatkowych w rdzeniu i uzwojeniach silnika. W obliczeniach wykorzystano wyznaczone doświadczalnie dla badanych silników charakterystyki strat mechanicznych, a także pomierzone charakterystyki magnesowania stosowanych blach elektrotechnicznych oraz charakterystyki stratności blach w funkcji indukcji magnetycznej wyznaczone dla zakresu częstotliwości do 2000 Hz.
EN
The paper presents operational characteristics of a small induction motor with the stator core made of amorphous laminations, supplied from mains or frequency inverter at 100 and 200 Hz. Calculations were performed using field-circuit and equivalent circuit approaches taking account of non-linearity and additional losses both in the core and in the windings. Data for mechanical losses, magnetisation curve and magnetic losses of the amorphous material was obtained experimentally; magnetic measurements were taken as a function of magnetic flux density in the frequency range up to 2,000 Hz.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents the field-circuit and circuit modelling of the no-load and load losses in the core of high-speed induction motor. The machine parameters and load characteristics are calculated at supply frequencies of 50, 100 and 200 Hz. In the field-circuit approach the distribution and changes of magnetic flux density in the motor are computed using a time-stepping finite element method. The Discrete Fourier Transform is used to analyze the magnetic flux density waveforms in each element of the motor model. The influence of load condition on core losses has been observed. The results are compared with measurements.
PL
W artykule przedstawiono modelowanie obwodowo-polowe i obwodowe strat w rdzeniu wysokoobrotowego silnika indukcyjnego w stanie jałowym i podczas obciążenia. Parametry i charakterystyki obciążeniowe zostały obliczone przy częstotliwości napięcia zasilającego 50, 100 i 200 Hz. Rozkład pola magnetycznego w silniku obliczono z wykorzystaniem time-stepping metody elementów skończonych. Do analizy strumienia magnetycznego w każdym elemencie modelu silnika wykorzystano dyskretna transformatę Fouriera. Pokazano wpływ obciążenia na straty w rdzeniu silnika. Wyniki obliczeń porównano z wynikami pomiarów.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents numerical investigations of high-contrast grating mirrors. First, it shows the basis of a new numerical method for computing the parameters of the grating and next it describes the results of the analysis of the manufacturing imperfections impact on the reflection coefficient. Finally, it shows the considerations on the performance of high-contrast gratings in typical designs of VCSELs.
In designing the high-speed low-power induction motors should be pursued to obtain operating characteristics similar to characteristics of general purpose motors and the greatest efficiency at rated load. One way to increase the efficiency of induction motors, particularly those working at higher frequencies, is applied to the motor core electrical sheets with improved magnetic properties and less core losses, including amorphous iron. The paper presents a comparison of measured operating characteristics of several low-power induction motors, a core made from three types of electrical steel, working with supply from the inverter voltage with a frequency varying in a wide range (from 0 to 200 Hz), and grid-supplied frequency 50 Hz and 100 Hz. In the case of grid-supplied motors paper presents the results of calculations made using the available methods from the literature, with particular emphasis on determining the additional losses in both the no-load and at rated load. The calculations used, experimentally determined for the tested motors, the mechanical loss characteristics, and also measured the magnetization characteristics for electrical sheets and sheet specific losses as a function of magnetic flux density for a wide range of frequencies.
W artykule zaprezentowano zastosowanie metody admitancyjnej fal płaskich do modelowania propagacji światła w planarnym falowodzie opartym na krysztale fotonicznym. Przedstawiono także analizę falowodu wielomodowego w którym następuje znaczne zwiększenie strat optycznych spowodowane sprzęganiem poszczególnych modów oraz towarzyszące temu zjawisku powstawanie mini-przerwy fotonicznej. W niniejszej pracy pokazano, że przerwa taka może zaniknąć, jeżeli uwzględniona zostanie możliwość stratnej propagacji światła w falowodzie. Wyniki te są istotne dla zrozumienia fizyki falowodów opartych na kryształach fotonicznych, które są istotnymi elementami w diodach LED o emisji krawędziowej.
EN
This work presents the application of the plane-wave admittance method to modeling the propagation of light in a photonic crystal waveguide. Furthermore, a multi-mode waveguide is analyzed and the increase of losses due to the mode coupling is determined. As such mode coupling introduces a photonic mini stop band, its formation is analyzed. It is found that such a mini stop band can disappear when the complex propagation constant is allowed The results give a new insight into the physics of photonic-crystal waveguides. which are of high importance in edge-emitting LEDs.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono różne metody wyznaczania charakterystyk magnesowania i stratności w funkcji indukcji magnetycznej blachy elektrotechnicznej prądnicowej, w szerokim zakresie częstotliwości, dla powszechnie stosowanych w pomiarach przy użyciu aparatu Epsteina próbek ramowych oraz dla próbek pierścieniowych. Wyznaczone charakterystyki zostaną wykorzystane w obliczeniach konstrukcyjno – projektowych wysokoobrotowych silników indukcyjnych.
EN
In the paper the various methods of determining of the magnetization and losses density characteristics as a function of a flux density of the non-oriented silicon steel, are presented in a wide range of frequencies. These characteristics will be used in the designing calculations of the high-speed induction motors.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents the optimization calculation of the big power low voltage induction motor, using the selected algorithms of global optimization, i.e., particle swarm optimization PSO. The influence of the exploitation limitations and the influence of the extension of the lower and upper limits imposed on the continuous decision variables on the result of the optimal calculations were examined.
PL
W artykule przedstawiono optymalizację niskonapieciowego silnika indukcyjnego dużej mocy z wykorzystaniem algorytmu optymalizacji rojem cząstek PSO, przy wystepowaniu zarówno ciagłych jak i nieciągłych zmiennych decyzyjnych. Przebadano wpływ ograniczeń narzuconych na dolne i górne granice ciągłych zmiennych decyzyjnych oraz na parametry eksploatacyjne silnika, na uzyskane wyniki optymalizacji.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, circuit and field-circuit analyses of the stator no-load current and core losses in the high-speed induction motors with stator core made from different magnetic materials are presented. The circuit analysis is possible only for the first harmonic of the supply voltage. For the real shape of the voltage which has many higher harmonics accurate field - circuit analysis is necessary. The circuit and field-circuit analyses were done for 2-D structure of the motor. The results of calculation of the stator core loss are compared with the measurement.
PL
W artykule przedstawiono analizę obwodową oraz obwodowo-polową prądu jałowego oraz strat mocy w rdzeniu dla wysokoobrotowych silników indukcyjnych o rdzeniu stojana wykonanym z różnych materiałów. Analiza obwodowa była wykonywana dla pierwszej harmonicznej napięcia zasilającego natomiast metoda polowo-obwodowa pozwoliła na analizę pracy silnika przy rzeczywistym kształcie napięcia.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the measurement results of the laboratory power transmission system with brushless DC motor and PLC 314C-2DP controller are presented. Research works are done comparing two types of controllers: PID and FuzzyLogic. The comparative study of received results is carried out.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych układu napędowego złożonego z silnika BLDC i sterownika programowalnego PLC 314C-2DP firmy SIEMENS. Badania prowadzone były dla dwóch typów regulatorów: PID oraz Fuzzy. Przeprowadzono dyskusję otrzymanych wyników.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.