Пикосекундные инжекционные лазеры с пассивной модуляцией добротности и синхронизацией мод

• Автор: Губенко, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 202 с. : ил.

Глава I Пассивная модуляция добротности диодных лазеров с
ИМПЛАНТАЦИОННЫМ НАСЫЩАЮЩИМСЯ ПОГЛОТИТЕЛЕМ.
1.1 Введение.
1.2 Локальные уравнения для описания пассивной модуляции добротности инжекционных лазеров.
1.3 Излучение одиночных импульсов инжекционными лазерами с насыщающимся поглотителем и без него.
1.4 “Жесткое” включение лазеров с имплантированным насыщающимся поглотителем.
1.5 Мощные пикосекундные лазеры с насыщающимся поглотителем на основе ОГС.
1.6 Эффект сверхинжекции и утекающая мода в мощных пикосекундных лазерах с насыщающимся поглотителем.
1.7 Синхронизация мод в одиночных пикосекундных импульсах света.
Глава II Диодные лазеры с имплантированным через защитную
МАСКУ НАСЫЩАЮЩИМСЯ ПОГЛОТИТЕЛЕМ.
II. 1 Введение.
11.2 Изготовление масок для создания насыщающегося поглотителя произвольной формы.
11.3 Модуляция добротности лазеров с имплантированным через маску насыщающимся поглотителем.
11.4 Характеристика “энергия излучения - амплитуда накачки” лазеров с имплантированным через маску насыщающимся поглотителем.

Н.5 Увеличение мощности пикосекундных ДГС лазеров с распределенным насыщающимся поглотителем.

Глава III Пассивная синхронизация мод монолитных
ИНЖЕКЦИОННЫХ ЛАЗЕРОВ НА InGaAS КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ. 11Q
III. 1 Введение. НО
111.2 Теоретические модели синхронизации мод монолитных полупроводниковых инжекционных лазеров
111.3 Ватт-амперные характеристики двухсекционных лазеров на квантовых точках. Оптическая бистабильность
111.4 Пассивная синхронизация мод двухсекционных лазеров на квантовых точках
111.5 Синхронизация мод на сталкивающихся импульсах в лазерах
на квантовых точках. 1 gg
111.6 Применение имплантационного поглотителя для
синхронизации мод лазеров на квантовых точках
Заключение
Список ЛИТЕРАТУРЫ

• Введение
Общая характеристика работы
Работа направлена на изучение динамики излучения полупроводниковых инжекционных лазеров и разработку конструкций, оптимизированных для генерации импульсов света, с малой длительностью и повышенной мощностью. Такие приборы могут быть применены в различных областях, например, для измерения характеристик быстрых фотодетекторов (фотодиоды, ФЭУ, стрик-камеры), определения расстояний (лидары, рефлектометры, томографы), оптоэлектронной генерации электромагнитных волн в миллиметровом диапазоне, в качестве тактового сигнала в оптоволоконных системах связи, для оптической синхронизации элементов компьютеров и других высокочастотных устройств.
Прямые способы генерации импульсов света полупроводниковыми инжекционными лазерами, такие как модуляция усиления, активная модуляция добротности, применение внешних оптических модуляторов используют лишь незначительную часть той полосы частот, которую способны обеспечить полупроводниковые материалы. Это связано с продолжительностью релаксационных процессов в самом лазере, недостаточным быстродействием современных электронных приборов, а также ограничениями, возникающими при передаче электрического сигнала. Отсюда возникает интерес к специальным конструкциям лазеров, импульсный характер излучения которых не связан непосредственно с внешним управлением.
В работе изучаются полупроводниковые лазеры с насыщающимся поглотителем, нелинейные свойства которого используются для генерации мощных пикосекундных импульсов света за счет пассивной модуляции потерь в лазерном резонаторе, периодических пикосекундных или субпикундных
• импульсов, если имеет место пассивная синхронизация мод. При этом
1.5 Мощные пикосекундные лазеры с насыщающимся поглотителем на основе ОГС
В §1.3-1.4 было показано, что повышение выходной энергии оптических импульсов лазеров может быть увеличено за счет накопленной энергии в резонаторе лазера до момента открытия насыщающегося поглотителя. В полупроводниковых лазерах накопленная энергия непосредственно связана с количеством неравновесных носителей, которое может быть увеличено двумя способами. Первый способ состоит в выборе оптимального количества поглотителя и времени его релаксации для накопления максимально возможной начальной инверсии. Второй путь, заключается в увеличении объема активной среды. Здесь представлены результаты экспериментов, выполненных с целью объединения преимуществ того и другого способа для получения максимально мощных импульсов света.
Традиционный путь увеличения объема активного слоя - использование лазеров на квантовых ямах с расширяющимся полоской [31], [32]. Дальнейшее увеличение объема возможно за счет перехода от структур с квантовыми ямами к объемным материалам. Максимальная толщина активной области с сохранением генерации в нулевой моде может быть достигнута на лазерах, обладающих асимметричным волноводом. Из коммерческих лазеров для данной цели лучше всего пригодны лазеры на основе одиночного гетероперехода, ширина активной области которых около 2 pm. Аналогичные структуры использовались ранее при генерации мощных одиночных оптических импульсов в специализированных токовых и температурных режимах накачки [33], [34].
В наших экспериментах [35]-[37], были использованы диодные SH-лазеры LD-60 с шириной активной области 70 pm, и лазеры LD-62, с шириной активной области 150 pm, производимые фирмой LASER DIODE, INC. Их зеркала облучались различными типами ионов (N, О, Ar) с энергиями 10-50 MeV и дозами 5хЮ10-4х10п cm'2. Энергия каждого типа ионов выбиралась таким образом, чтобы глубина проникновения составляла величину не менее 6-