Синхронизация поперечных мод в инжекционном лазере планарной геометрии

• Автор: Плисов, Константин Ильич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Глава !. Введение

§ 1.1. Цель работы

§ 1.2. Обзор литературы

§1.3. Структура работы и цели исследования

Глава 2. Теоретическая модель генерации поперечных мод на основе скоростных

уравнений, учитывающая фазовые соотношения между модами

§ 2.1. Эффекты, наблюдаемые в случае совместной генерации поперечных мод22

§ 2.2. Самосогласованная модель скоростных уравнений с учетом фазовых

соотношений между поперечными модами

§ 2.3. Результаты моделирования и их сопоставление с экспериментом

Глава 3. Анализ режима синхронизации поперечных мод методом

распространяющегося пучка
§ 3.1. О корректности использования метода распространяющегося пучка для
исследования динамических процессов в инжекционном лазере с широким
контактом
§ 3.2. Уравнения математической модели
§ 3.3. Возможности модели и методика расчета
§3.3.1. Методика оценки результатов расчета
§3.3.2. Факторы, определяющие нарушение эквидистантности мсжмодовых
интервалов
Глава 4. Результаты моделирования
§ 4.1. О стабильности процесса самосинхронизации поперечных мод
§4.1.1. Зависимость частоты сканирования от величины параболической
неоднородности
§4.1.2. Зависимость числа поперечных мод от параметров лазерной структуры

§4.1.3. Зависимость угла сканирования от величины параболической
неоднородности
§ 4.2. Активная синхронизация поперечных мод при задании пространственного
профиля тока накачки и его модуляции во времени
§ 4.3. Режим стабильной самосинхронизации поперечных мод

§ 4.4. Связь между частотой сканирования и стабильностью процесса
самосинхронизаци и
Выводы по диссертации
Список литературы
Глава 1. Введение
§ 1.1. Цель работы
Ипжекционпыс лазеры со времени их изобретения проделали огромный
путь в плане совершенствования их параметров, конструкции и технологии изготовления. На сегодняшний день они являются наиболее широко используемым типом лазеров. Причиной тому служат многочисленные преимущества инжекционных лазеров в сравнении с лазерами других типов.
Можно утверждать, что в век микро- и нанотехнологий инжекционные лазеры, которые сами по себе имеют микронные размеры, являются наиболее «естественным» источником света, органично сочетающимся, благодаря своим малым размерам, с другими элементами микроэлектроники и микрооптики. Эти особенности инжекционных лазеров привели к их широкому использованию в волоконно-оптических линиях связи и устройствах оптической обработки информации.
Обладая малыми размерами, инжекционные лазеры в большинстве случаев генерируют относительно малую мощность излучения, измеряемую десятками и сотнями милливатт. Для практических применений, требующих больших мощностей, используют когерентное суммирование мощности фазированных излучателей. Помимо значительного возрастания мощности излучения это также позволяет сузить угол расходимости диаграммы направленности.
При использовании массива излучателей помимо увеличения мощности и сужения диаграммы направленности оказывается возможным управление

Д ег1Г = Д е„ + (1 - Г) Аер /Г,
где Дса и Дср - возмущения диэлектрических проницаемости активной и пассивных областей, Г - коэффициент оптического ограничения,

Г= Л^2|л,
(/-толщина активной области.
Запишем возмущение диэлектрической проницаемости в виде:
Ч* =-%’ + 'С7/» /аМ — й]-<(?7„ /X* -Г)~г Р-8)
Здесь 7я, г]р - коэффициенты преломления в активной области и в пассивных областях, 5 — коэффициент параболической неоднородности, К - антиволноводный параметр, ар - коэффициент потерь в пассивных областях, N - концентрация инвертированных носителей, а и Ь - параметры усиления.
Дополнив уравнение (3.7) нестационарным уравнением диффузии для неравновесных носителей, получим самосогласованную систему уравнений, описывающую любой динамический процесс в инжекционном лазере планарной геометрии, в частности процесс самосинхронизации поперечных мод:
дЩу,0 J , п д2Щу,0 Щу,0 Ге(АГ)(... |»
д, ~ес1 г„ аио +|у/‘1 >
±т^Г+^+^ТАе^=0 (3-9)
Здесь ток накачки, (/-толщина активной области, е - заряд электрона, Д, - коэффициент амбиполярной диффузии, т„г - время безызлучательной рекомбинации, £(//) = сМ - Ь - коэффициенты, характеризующие вклад в