Исследование и разработка систем когерентного излучения на основе инжекционных лазеров для анализа веществ методами аналитической спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне

• Автор: Королев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Модель генерации инжекционного лазера.
1.1. Спектральные характеристики излучения инжекционного лазера с собственным резонатором.
1.2. Модель излучения инжекционного лазера с внешним резонатором. Условия достижения устойчивой одномодовой генерации инжекционного лазера с оптической обратной связью.
Глава 2. Спектральные характеристики излучения инжекционных лазеров с внешними резонаторами.
2.1. Селекция мод генерации и ширина линии излучения инжекционного лазера с коротким внешним резонатором.
2.2. Спектр излучения и перестройка длины волны генерации инжекционного лазера с внешним дисперсионным резонатором.
2.3. Инжекционный лазер с многозеркальным внешним волоконным резонатором.
Глава 3. Применение инжекционных лазеров в спектральных аналитических системах.
3.1. Исследование лазерной системы для спектроскопии газов в ближнем ИК-диапазоне. Сравнение с анализатором газов на основе теплового источника излучения.
3.2. Анализ лазерной системы для оптического контроля параметров
нефтепродуктов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
Для развития оптического приборостроения и, в частности, техники аналитической спектроскопии, требуются
высокостабильные источники лазерного излучения, обладающие широкими возможностями по управлению параметрами генерации.
Одним из наиболее распространенных и перспективных типов лазеров являются инжекционные лазеры (ИЛ). Широкое применение ИЛ обусловлено их техническими параметрами: миниатюрностью, простотой управления, высокой эффективностью преобразования энергии накачки в когерентное излучение. Однако, отличительной особенностью ИЛ являются широкая полоса линии усиления, высокий уровень спонтанного излучения в активной области, низкая добротность резонатора. Все это обуславливает склонность ИЛ к многомодовой генерации и ограничивает минимально возможную ширину линии излучения доминирующих мод генерации.
В связи с этим актуальной является задача управления спектральными характеристиками излучения ИЛ. Наиболее эффективным методом контроля спектров ИЛ является использование внешних резонаторов. Оптическая связь собственного резонатора ИЛ с внешним отражателем приводит к сложному, специфичному для полупроводниковых лазеров, формированию спектра генерации. В такой оптической системе возможно достижение одночастотного спектра с перестраиваемой длиной волны излучения.
В настоящее время этот класс квантовых генераторов превратился в одно из наиболее динамично развивающихся

инжектированных носителей и плотности фотонов в активном слое лазерного диода под влиянием дестабилизирующих факторов, связанных с наличием оптической связи от внешнего резонатора. В результате срыва одночастотности в оптическом спектре появляется несколько мод внешнего резонатора, после чего генерация становится устойчивой, причем такой режим характеризуется повышенным уровнем частотных и амплитудных шумов, приводящих в итоге к значительному ухудшению когерентных свойств излучателя.
Для численного анализа условий неустойчивости одночастотной генерации ИЛ используем систему уравнений (1.25) и соотношение (1.24). Проведем линеаризацию уравнений:
ДО — ДП0 + О N -пД) ; Е = Е0 +е(0
(1.35)
в = во + С и п(0 ; N = И0 + п(0
е( I ) и п( 1 ) - медленно изменяющиеся компоненты оптического поля моды и числа носителей. Будем считать, что ДФ « 1 за время облета резонатора, т.е. рассмотрим диапазон частот ш < 2тс/т . Этот диапазон частот учитывает влияние практически всех возможных технических источников нестабильности ИЛ и не учитывает лишь влияния спонтанного излучения и резонансных пролетных эффектов. Тогда после перехода к системе уравнений для нестационарных компонент имеем:
е = (ДИо /2 +кт0-1 -совФе + И м-Е0-п/2 - кЕоТт,,'1 Ф