Технология изготовления и исследование одночастотных полупроводниковых лазеров с волоконно-брэгговской решеткой

• Автор: Климов, Кирилл Игоревич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ СОЗДАНИЯ ОДНОЧАСТОТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ

1.1 Общие положения и требования к полупроводниковым лазерам

от условия их применения.

1.1.1 Одночастотный режим генерации полупроводникового лазера

1.1.2 Полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью РОС и распределенным брэгговским отражателем БРО.

1.1.3 Полупроводниковые лазеры с внешним дисперсионным отражателем.

1.2 Полупроводниковые лазеры с волоконнобрэгговской решеткой

ВБР.
1.2.1 Волоконнобрэгговские решетки и их взаимодействие с лазерным диодом
1.2.2 Режим одномодовой генерации лазера с ВБР
1.2.3 Режим синхронизации мод.
1.2.4 Режим разрушения когерентности
1.3 Выводы к главе Г
ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ ОДНОЧАСТОТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ С ВОЛОКОННОБРЭГГОВСКОЙ РЕШЕТКОЙ.
2.1 Эпитаксиальные структуры.
2.1.1 Конструктивные особенности волноводного слоя
полупроводникового лазера
2.1.2 Способы формирования эпитаксиальных структур
2.1.3 Исходные материалы и оборудование, используемые в работе.
2.1.4 Эпитаксиальные структуры, используемые в работе
2.2 Лазерные диоды.
2.2.1 Классификация процессов изготовления лазерного диода.
2.2.2 Нанесение диэлектрических покрытий и фотолитографическое травление мезаполосковых структур
2.2.3 Заращиванне мезаполосковых структур и нанесение отражающих и просветляющих покрытий.
2.3 Волоконнобрэгговские решетки.
2.3.1 Формирование волоконнобрэгговских решеток.
2.3.2 Формирование микролинз на торцах оптических волокон
2.3.3 Эффективность согласования лазерного диода с волоконнобрэгговской решеткой
2.4 Принципы конструирования лазера с волоконнобрэгговской
решеткой
2.5 Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОЧАСТОТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ С ВОЛОКОННОБРЭГГОВСКОЙ РЕШЕТКОЙ
3.1 Ваттамперные характеристики полупроводниковых лазеров с
волоконнобрэгговской решеткой
3.2 Пороговый ток
3.3 Модовый состав излучения
3.4 Спектры излучения
3.5 Ресурс работы
3.6 Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. ПЕРЕДАЮЩИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МОДУЛИ С ВБР.
41 Конструкция передающих оптических модулей с ВБР
4.2 Передающий оптический модуль ПОМ.
4.3 Передающий оптический модуль ПОМ.
4.4 Передающий оптический модуль ПОМ.
4.5 Выводы к главе 4.
Заключение
Список литературы


В' настоящее время, когда в волоконных световодах достигнут теоретический предел потерь пропускания, больше внимания уделяется хроматической дисперсии. При- этом взамен традиционных лазеров, использующих резонатор Фабри-Перо и обладающих широким спектром генерации в режимах прямой модуляции с высокой скоростью, потребовались новые источники излучения;. К таким устройствам ОТНОСЯТСЯ: динамически одночастотные лазеры, которые устойчиво работают в режиме генерации* одной продольной моды даже при высокочастотной прямой модуляции. В работе представлены последовательные этапы создания и исследования динамически одночастотных полупроводниковых лазеров. Первые одночастотные лазеры с коротким резонатором на длине волны 0 нм на основе арсенида галлия появились в начале шестидесятых годов. В году появились первые работы о создании полупроводниковых лазеров: на основе твердых растворов ЫСаАяР с длиной; волны излучения нм [1,2]. Для создания физико-технологических основі динамически одночастотных полупроводниковых лазеров* для волоконно-оптических линий связи; со спектральным уплотнением'Каналов требовалось понимание-фундаментальных физических и- технологических процессов в лазерах с, волоконно-брэгговскими решетками [5]. Таким образом,, диссертационная работа, посвященная созданию технологии изготовления и исследованию1 динамически, одночастотных полупроводниковых лазеров с волоконнобрэгговской решеткой, является актуальной как с научной;, так и с практической точек зрения. Основная цель работы состояла в исследовании свойств, разработке физических основ и технологии- получения динамически; одночастотных полупроводниковых лазеров с волоконно-брэгговской решеткой. Расчет и конструирование одночастотного полупроводникового лазера с внешним дисперсионным резонатором на основе волоконно-брэгговской решетки. Разработка физико-технологических основ создания одночастотных полупроводниковых лазеров с волоконно-брэгговской решеткой. Исследование основных электрофизических и оптических характеристик одночастотных лазеров с волоконно-брэгговской решеткой. Научная новизна. Рассчитаны и определены условия работы динамически одночастотных полупроводниковых лазеров с внешним дисперсионным резонатором на основе волоконно-брэгговской решетки. Предложена и; реализована» конструкция и базовая технология изготовления одночастотных полупроводниковых лазеров с волоконнобрэгговской решеткой. На основе разработанной технологии созданы динамически стабильные одночастотные полупроводниковые лазеры с волоконно-брэгговской решеткой в диапазоне длин волн 0 нм с шириной линии излучения менее 1 МГц. Результаты исследования процессов. InP и GaAs и условий получения динамически одночастотного режима генерации полупроводникового лазера с внешним резонатором на основе волоконно-брэгговской решетки. DIL или “Баттерфляй”. Промышленная» технология изготовления одночастотного полупроводникового лазера с внешним селективным резонатором на основе волоконно-брэгговской решетки. Создание ряда одночастотных полупроводниковых лазеров на основе волоконно-брэгговской решетки с длиной волны излучения 0 нм, нм, нм, нм. МГц, задаваемом спектральной селективностью брэгговских волоконных решеток (~1 - 3A). Результаты исследований, показывающих, что при настройке лазера на максимум мощности линия генерации сужается, и спектр генерации становится одночастотным со степенью подавления боковых мод более дБ. Результаты исследований, показывающих, что спектр генерации у лазера с волоконно-брэгговской решеткой остается одночастотным в широком интервале изменения температуры и тока накачки, как в непрерывном, так и в импульсном режиме работы. Практическая ценность работы. Полученные лазеры нашли широкое применение в различных отраслях науки и техники и особенно в волоконно-оптических линиях связи (BOJIC) со спектральным уплотнением информационных каналов (WDM и DWDM). Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских, международных конференциях и симпозиумах. IX Международная научно-техническая конференция “Высокие технологии в промышленности России”, г. Москва, сентябрь г.