Насыщение усиления и нелинейные эффекты в полупроводниковых лазерах с периодическими оптическими неоднородностями

• Автор: Соколовский, Григорий Семенович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 234 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Теоретические основы лазеров с периодическими оптическими неоднородностями.... 18 § 1.1 Теоретические основы лазеров с распределенной обратной связью (РОС).

Теория связанных волн

§ 1.2 Учет отражения на торцах. Вероятность получения одночастотного

режима генерации

§ 1.3 Теоретические основы работы лазеров с распределенным брегговским

зеркалом (РБЗ)

§ 1.4 Балансные уравнения бегущей волны. Пространственно-усредненные

(скоростные) уравнения. Определение быстродействия полупроводникового лазера.. 36 § 1.5 Пространственные характеристики излучения полупроводниковых лазеров

с широким полоском

Глава 2 Спектральные и динамические характеристики лазеров с периодическими
оптическими неоднородностями
§ 2.1 Релаксационные колебания в РОС-лазерах с насыщающимся поглотителем
§ 2.2 Фазовые эффекты в поверхностно-излучающем РБЗ лазере
§ 2.3 Спектральные характеристики лазеров с клиновидной структурой РОС
п. 2.3.1 Лазер с клиновидной структурой РОС. Способы создания «клина»
п. 2.3.2 Расчет и изготовление дифракционной решетки с переменным шагом
п. 2.3.3 Теоретический анализ лазера с переменным шагом встроенной
дифракционной решетки
Глава 3 РОС-лазер с искривленными штрихами решетки, обеспечивающей фокусировку
выходного излучения
§3.1 Конструкция РОС-лазера с искривленными штрихами решетки
§ 3.2 Спектральные характеристики и-РОС лазера
§ 3.3 Пространственные характеристики излучения и-РОС лазера
§ 3.4 Фазовые эффекты в широкополосковых гетеролазерах с искривлёнными
штрихами решетки обратной связи
Глава 4 Спектральные и пространственные характеристики ОаАя/ЛЮаАз лазеров с искривленными штрихами распределенного брегговского зеркала, обеспечивающего
фокусировку выходного излучения
§ 4.1 Конструкция РБЗ-лазера с искривленными штрихами решетки
§ 4.2 Исследование спектральных характеристик и-РБЗ лазеров
§ 4.3 Исследование пространственных характеристик излучения и-РБЗ лазеров
Глава 5 Динамические характеристики и насыщение усиления в лазерах и оптических
усилителях с активной областью на основе квантоворазмерных гетероструктур
§ 5.1 Усиление н обострение оптических импульсов в полупроводниковых оптических
усилителях с активной областью на основе квантовых точек
§ 5.2 Обострение оптического сигнала в вертикально-излучающих лазерах на основе
субмонослойных ІпОаАБ квантовых точек
§ 5.3 Аномальные динамические характеристики лазеров с активной областью на
основе квантовых точек, генерирующих излучение двух квантовых состояний
§ 5.4 Переключение генерации излучения различных квантовых состояний
в полупроводниковых лазерах с активной областью на основе квантовых ям
Глава 6 Исследование поляризационных свойств излучения полупроводниковых лазеров ....202 § 6.1 Зонная инженерия. Возможность управления поляризацией излучения
полупроводникового лазера
§ 6.2 Система скоростных уравнений для анализа состояния поляризации излучения
полупроводникового лазера и анализ устойчивости ее решений
§ 6.3 Прямая (токовая) модуляция поляризации выходного излучения лазера

§ 6.4 Двойная модуляция поляризации излучения лазера. Возможность плавной
подстройки (скрамблирования)
Заключение
Литература

В активной области РБЗ структуры, где отсутствует модуляция коэффициента преломления, амплитуды связанных волн могут быть записаны следующим образом:
Трансцендентное уравнение, определяющее спектр и пороговые условия для мод РБЗ лазера получается делением выражение (1.3.7.а) на (1.3.7.б):
На рисунке 1.3.2 приведена зависимость нормированного порогового усиления аЬ от нормированной частоты 8І для двух продольных мод РБЗ лазера при различных соотношениях длины активной области /„ к общей длине лазера Ь. Показано положение резонансных частот и их пороговое усиление для различных значений параметра связи кЬ. Приведённая зависимость наглядно показывает, что лазеры с распределенным брегговским зеркалом, подобно РОС лазерам, обладают высокой спектральной селективностью, однако параметром теории в случае РБЗ резонатора, помимо каплинга, выступает также поглощение в брегговских зеркалах. Из рисунка видно, что при сильной обратной связи (кЬ» 1) и отсутствии поглощения спектральное положение мод РБЗ лазера стремится к наблюдаемому в лазере с резонатором Фабри-Перо с длиной, равной сумме длины активной области и эффективной длины РБЗ зеркал.
1.3.6.а
1.3.6.
Используя граничные условия (1.3.2.в) и (1.3.2.д) получаем:
-і~- -Ух со8Ь(^-у,(/в-!)) + («-/5)8тЬ(-^у,(/я -£,)) = еГ1'°п
1.3.7.а
*2 -^пЬ(-у, (/„-£)) = ±е','А/
1.3.7.б
(а - ІЗ ) ± г к ехр(у г1а) = у1 соЙі(^ у, (Ь - 1а »
1.3.8.б