Модели многослойных волноводов для мощных инжекционных лазеров

• Автор: Гвердцители, Владимир Ираклиевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1. Анализ многослойного планарного оптического волновода анизотропных средах с потерями 1.2. Численный анализ планарного оптического волновода с применением матричного метода
1.3. Метод расчета спектра вытекающих мод многослойных оптических волноводов 1.4. Двумерная волноводная задача
1.5. Метод эффективного показателя преломления для расчета поперечных мод в случае двумерного лазерного волновода 1.6. Полупроводниковый лазер на основе многослойных структур с вытекающей в подложку волной 1.7. Лазер с вытекающей волной излучения в оптический волновод 1.8. Лазеры с расширенным волноводом 1.9. Сложные волноводные лазеры
1 Достижения в области мощных многослойных инжекционных лазеров, излучающих с торца Глава II. Методы анализа и алгоритмы расчета многослойных структур полупроводниковых лазеров

2.1. Объект исследования

2.2. Волноводная модель многослойной диэлектрической структуры 2.3. Метод матриц переноса для расчета поля многослойной волноводной структуры 2.4. Метод конечных разностей для решения волноводной задачи многослойных диодных лазерных структур 2.5. Резонаторшя модель

2.6. Самосогласованная модель инжекционного лазера

2.7. Алгоритм решения самосогласованной задачи

2.8. Метод ускоренного расчета самосогласованной модели

инжекционного лазера.
2.9. Выводы
Глава III. Экспериментальное исследование образцов мощных
ДЛВИОР
3.1. Принципы работы и особенности структуры
ДЛВИОР.
3.2. Цели и суть эксперимента
3.3 Преимущество ГС ДЛВИОР
3.4. Результаты эксперимента
3.5. Выводы
Глава IV. Сравнение результатов расчта с экспериментом
для структур мощных инжекционных лазеров
4.1. Структура ДЛВИОР на основе ГС 0
4.2. Структура ДЛВИОР на основе ГС
4.3. Выводы
Заключение
Литература


Большое значение имело преодоление явлений быстрой деградации лазеров и достижение ресурса работы часов. С развитием гетеролазеров на основе квантоворазмерных структур в системе I, в которой подложка прозрачна для лазерного излучения, появилась возможность поновому взглянуть на создание приборов работающих на вытекающих модах. Лазер с вытекающим излучением в расширенный был предложен Д. Скайфресом в г. В подходе Д. Скайфреса в лазере с вытекающей волной излучения узкая область усиления помещена в части структуры с более низким показателем преломления и световым вытеканием из области усиления. Недостаток этот подхода заключается в дополнительных потерях вытекания и требовании в целом более высоких плотностей порогового тока. Если конструкция не оптимизирована, например, очень большой угол вытекания или слишком большое рассеяние света на отражающей поверхности, то свет может попасть на контактный слой, где он будет рассеян или поглощен. Эго явление играет наиболее существенную роль в длинных устройствах, оно обеспечивает неожиданно высокие внутренние потери4. В г. В.И. Швейкиным была предложена новая конструкция ИЛ 5. Был проведн теоретический анализ возможности увеличения выходной мощности излучения при использовании принципа вытекания по сравнению с классическими инжекционными лазерами. Было показано, что в лазерах традиционной геометрии со структурой типа вытекающая волна возможно увеличение мощности до 5 раз. Известны лишь немногие работы, где предложены и реализованы диодные лазеры ДЛ с увеличенным размером излучающей площадки, в которых используется вытекающее в подложку излучение . Общим для них является развитие лазерной генерации в тонкой волноводной активной области, как в обычных торцевых ДЛ, а выходящим излучением является вытекающее в полупроводниковую подложку излучение. Предложенные В. Одномодовые и многомодовые ДЛВИОР являются базовыми и ключевыми элементами, входящими в состав лазерного оборудования для широкого круга применений в волоконнооптических системах передачи информации, оптических запоминающих устройствах, системах накачки твердотельных лазеров и волоконнооптических лазеров и усилителей, в промышленности для обработки материалов, в приборах лазерной диагностики и медицины, в системах спутниковой навигации, в различных системах подсветки и д. Отсутствие достаточно точного математического описания ДЛВИОР мешает реализации преимуществ таких устройств и их более широкому внедрению в оптоэлектронные системы. В настоящее время в литературе можно найти лишь примеры волноводных моделей типа ДЛВИОР без учта баланса в системе носителифотоны. Эги модели также не могут дать точного описания физических процессов, происходящих в устройстве, еще и потому, что в них отсутствует важнейшая часть теоретическою описания любого лазера задача нахождения распределения электромагнитного поля внутри структуры с учтом влияния зеркал. В частности, важная при оптимизации лазера проблема нахождения пороговых токов и определения ваттамперпых характеристик ВтАХ вообще не рассматривалась. Математическая модель, позволяющая проводить подробное теоретическое исследование диодного лазера с вытекающим излучением в оптический резонатор, с одной стороны, необходима для совершенствования конструкции подобных приборов, с другой, может позволить более полно раскрыть возможности таких устройств в современной оптоэлсктронике. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Во введении содержится описание области научных исследований, к которой относится настоящая работа. Дано краткое изложение представленных в литературе работ по данному направлению и обоснование актуальности темы исследований. Излагаются цели диссертационной работы и ее наиболее важные результаты вместе с описанием их новизны и практической значимости. Приведено краткое изложение содержания диссертации. Глава I представляет собой обзор литературы, в котором рассмотрено современное состояние дел в области исследований многослойных диодных лазеров, а также диодных лазеров с излучением, вытекающим в оптический резонатор.