Генерация инжекционными лазерами ультракоротких импульсов и их взаимодействие с полупроводниками

• Автор: Васильев, Петр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

Благодарность
Автор выражает свою глубокую благодарность всем сотрудникам отделения КРФ и отдела оптоэлектроники ФИАН, которые помогали автору в работе и без помощи которых этот труд вряд ли был завершен, в особенности академику Н.Г.Басову и профессору Ю.М.Попову за постоянное внимание и поддержку. Автор особенно признателен настоящим и бывшим сотрудникам лаборатории сверхбыстродействующей оптоэлектроники и обработки информации Ю.П.Захарову, А.Б.Сергееву, к.ф.-м.н. В.А.Плетневу, к.ф.-м.н. А.Н.Путилину и д.ф.-м.н. В.Н.Морозову за помощь в проведении многочисленных экспериментов и теоретических расчетов на протяжении более 15 лет. Автор считает своим долгом выразить свою благодарность безвременно ушедшему от нас д.ф.-м.н. Э.М.Беленову за многочисленные обсуждения, способствовавших правильному пониманию автором физики процессов, затронутых в диссертации. Автор также благодарен академику Л.В.Келдышу, д.ф.-м.н. Э.А.Маныкину, д.ф.-м.н. А.П.Богатову и к.ф.-м.н. А.В.Ускову за многочисленные дискуссии в области физики взаимодействия оптического поля с полупроводниковыми средами.
Автор благодарен британским ученым профессору Иану Уайту (I.H.White) из Бристольского университета, профессору Уилсону Сиббетту (W.Sibbett) из университета г. Сант-Андрюс и профессору Майку Адамсу (M.Adams) из Эссекского университета, а также д-ру Хирофуми Кан (Н.Кап) из японской корпорации Hamamatsu Photonics К.К. за помощь, поддержку и совместную работу в трудные для автора времена.

Содержание
Введение
Глава 1 Особенности генерации оптических импульсов полупроводниковыми
лазерами (современное состояние и обзор литературы)
1.1 Методы генерации ультракоротких оптических импульсов в полупроводниковых лазерах
1.2 Взаимодействие оптических полей импульсов с полупроводниками
Глава 2 Физические процессы при генерации ультракоротких оптических импульсов в полупроводниковых лазерах в режимах синхронизации мод
2.1 Теория синхронизации мод в полупроводниковом лазере с внешним дисперсионным резонатором
2.2 Активная синхронизация мод в лазерах с внешним резонатором
2.3 Гибридная синхронизация мод
2.4 Синхронизация мод сталкивающихся импульсов
2.5 Пассивная синхронизация мод в лазерах без внешних резонаторов
2.6 Монолитная многочастотная синхронизация мод в лазерах на ІпРЯпОаЛвР
Глава 3 Модуляция добротности в многосекционных лазерах
3.1 Теория пассивной модуляции добротности в многосекционных лазерах
3.2 Экспериментальные результаты в системе ОаАз/АЮаАв
3.3 Принудительная синхронизация УКИ в режиме пассивной модуляции добротности
3.4 Дисперсионная модуляция добротности в РОС лазерах
на ІпР/ІпОаАзР
Глава 4 Когерентные и кооперативные явления в полупроводниковых лазерных структурах
4.1 Особенности некоторых когерентных явлений в полупроводниковых лазерах
4.2 Условия возникновения импульсов сверхизлучения (СИ) в полупроводниках
4.3 Временные характеристики импульсов СИ
4.4 Когерентные свойства импульсов СИ
4.5 Оптический дублет. Длинноволновый сдвиг импульсов СИ
4.6 Обсуждение экспериментальных результатов. Обращение знака оптического поля
Глава 5 Быстропротекающие нелинейно-оптические явления в полупроводниковых структурах
5.1 Нелинейная рефракция в активных полупроводниковых средах в пикосекундной области и частотный сдвиг УКИ
5.2 Комбинационное рассеяние и самофокусировка в активной среде пикосекундных полупроводниковых лазеров
5.3 Двухфотонное поглощение ультракоротких импульсов в нелинейном полупроводниковом волноводе
5.4 Наблюдение обращения волнового фронта в активной среде полупроводникового лазера
Глава 6 Некоторые применения ультракоротких оптических импульсов, излучаемых полупроводниковыми лазерами
6.1 Применения в волоконной оптике и системах передачи информации
6.2 Применения в пикосекундной оптоэлектронике
Заключение
Список литературы

™ г ді
М и І о + ./'і со 8(0 І + <Р)
т3 всі
гдеуо и у, - плотности постоянного и ВЧ токов накачки, с/ - толщина активной области, е - заряд электрона, О - частота модуляции, ф - фаза ВЧ тока относительно момента прихода импульса в активную область (рис. 2.2). Решением этого уравнения является
где вх = агсгу(£2г) а 1о - некий произвольный момент времени.
Поскольку частота модуляции О в экспериментах лежит в диапазоне 0,3-10 ГГц, т.е. соизмерима с величиной 1/т5 (0.3-0,5 ГГц), то усиление к приходу следующего импульса не полностью восстанавливается до уровня ненасыщенного усиления. К приходу следующего импульса в приближении т5 « Т = Ш инверсная населенность равна
есть коэффициент усиления для слабого сигнала (еп -> 0). Константа в (2.2) характеризует пороговый коэффициент усиления и определяется потерями в

(2.10)
В стационарном случае . Исходя из этого условия и из
соотношений (2.9), (2.11) и связи коэффициента усиления £ с ІУу (2.2) получим
1-ехр{-77гЛ 8 1 - ехр{-Г / - £(,}
(2.12)
где величина
А соэ( - <р)

(2.13)