Инжекционные лазеры с вертикальным резонатором с контролируемой поляризацией излучения

• Автор: Григас, Станислав Эдуардович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Инжекционные лазеры с вертикальным резонатором
1.2. Оптические свойства анизотропных металлических пленок
Глава 2. Оптические свойства металлических пленок с периодически размещенными субволновыми отверстиями
2.1. Введение
2.2. Аномальное пропускание света тонкими идеально проводящими
пленками
2.3. Поляризационные характеристики металлических пленок с анизотропией отражательных свойств
2.4. Особенности аномального пропускания света металлическими пленками конечной толщины., обладающими конечной проводимостью
и размещенными на диэлектрической подложке
2.5. Экспериментальные исследования поляризационных характери-
стик аномального пропускания СВЧ - излучения проводящими пленками
2.6. Заключение
Глава 3. Динамическая самосогласованная модель инжекционно-го лазера с вертикальным резонатором
3.1. Введение
3.2. Скоростные уравнения
3.3. Материальное и модовое усиление
3.4. Метод эффективной частоты
3.5. Тепловая модель

3.6. Отражательные характеристики многослойных диэлектрических зеркал
3.7. Модель лазера с контролируемой поляризацией излучения
3.8. Точность математической модели
3.9. Заключение
Глава 4. Контроль поляризации излучения инжекционных лазеров с вертикальным резонатором
4.1. Структура исследуемого лазера
4.2. Поляризационные характеристики излучения лазеров с вертикальным резонатором
4.3. Лазеры с поляризационно-селектирующими структурами
4.4. Контроль поляризации излучения лазеров с вертикальным резонатором
4.5. Заключение
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Литература
Приложение А. Доказательства используемых тождеств

Введение
Актуальность работы
Во второй половине XX века произошел качественный скачок в развитии телекоммуникационных технологий, вызванный потребностью обмена данными между удаленными вычислительными машинами. Начало 90-х годов ознаменовано появлением глобальной компьютерной сети - интернета, услугами которой в настоящее время пользуются более 1.5 миллиардов человек. Быстрое развитие сетевых технологий неразрывно связано с повышением скорости передачи данных. Стандарт Ethernet 10BASE-5, разработанный в 1982 г. позволял передавать информацию по коаксиальному кабелю со скоростью до 10 Мбит/с [1]. К настоящему времени разработан стандарт ЮОСЬЕ, обеспечивающий скорость обмена информацией 100 Гбит/с [2]. Основу высокоскоростных телекоммуникационных сетей оставляют оптоволоконные линии связи, ключевым элементом которых являются компактные и легко управляемые источники излучения -полупроводниковые инжекционные лазеры.
Интенсивное развитие полупроводниковых лазеров началось после разработки Ж. Алферовым и Г. Кремером в 1963 году концепции лазерных диодов с двойной гетероструктурой, излучающих в непрерывном режиме при комнатной температуре [3, 4]. В настоящее время полупроводниковые лазеры являются самым распространенным в оптоэлектронике источником когерентного излучения и находят широкое применения В оптических ЛИНИЯХ СВЯЗИ; устройствах записи и считывания информации, измерительном оборудовании. С момента изобретения основными направлениями развития инжекционных лазеров являются миниатюризация, уменьшение потребляемой мощности, улучшение излу-чательных характеристик, для чего конструкция лазерных диодов постоянно оптимизируется. В конце 70-х годов японским ученым К. Ига был разработан инжекционный лазер с принципиально новой геометрией, получивший название "лазер с вертикальным резонатором” (ЛВР, англ. VCSEL - Vertical Cavity

длина волны/период решетки

Рис. 1.15. Спектры пропускания металлической пленки в нулевом порядке дифракции при различных значениях параметров. Пленка толщиной h. перфорирована круглыми отверстиями радиусом г, расположенными в узлах квадратной решетки с периодом а0. Сплошная кривая - серебряная пленка, во = 600 нм, г = 75 нм, h = 200 нм; штриховой пунктир -золотая пленка, а0 = 1000 нм, г = 150 нм, h. = 300 нм; штрих-точечный пунктир - пленка из хрома, а0 = 1000 нм, г = 250 нм, h = 100 нм. По оси абсцисс отложена длина волны, нормированная на период решетки а0. [23]
переизлучаются в обычные объемные электромагнитные волны. Условие возбуждения плазмон-поляритонного резонанса имеет вид:
где кэр - волновой вектор плазмон-поляритонов, к; - проекция волнового вектора падающей плоской электромагнитной волны на плоскость металлической пленки, Єх и Єу - вектора обратной решетки. В случае рассматриваемой квадратной решетки отверстий с периодом ао вектора обратной решетки принимают вид: |СХ| = |СУ| = 27г/ао, где - целые числа, определяющие порядок векторов. Модуль волнового вектора плазмон-поляритонов определяется выражением:
где ш - частота излучения, с - скорость света в вакууме, ет и ет - диэлектрические проницаемости металла и диэлектрика соответственно. Из (1.5) и (1.6) находим выражение для резонансной длины волны, на которой наблюдается аномальное пропускание света:
ksp = k, ± iGx ± jGy,
(1.5)
(1.6)