Оптическая накачка и динамика излучения полупроводникового двухчастотного лазера с вертикальным внешним резонатором

• Автор: Морозов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором. Способы оптической накачки и уравнения динамики излучения
1.1. Полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором
1.1.1. Лазеры с вертикальным микрорезонатором
1.1.2. Двухчастотные лазеры с вертикальным микрорезонатором
1.1.3. Лазеры с внешним вертикальным резонатором
1.1.4. Двухчастотный лазер с вертикальным внешним резонатором
1.2. Оптическая накачка полупроводниковых лазеров с вертикальным резонатором
1.2.1. Накачка квантовых ям через барьерные слои
1.2.2. Непосредственная накачка квантовых ям
1.3. Уравнения динамики полупроводниковых лазеров с задержанной обратной связью.
1.4. Выводы
Глава 2. Математическая модель оптического возбуждения неидентичных квантовых ям в активной области лазера с вертикальным внешним резонатором
2.1. Математическая модель активной области двухчастотного ЛВВР
2.2. Анализ структуры ІпСаАя/СаАз на электронейтральность

2.3. Изучение оптического возбуждения неидентичных квантовых ям
2.4. Выводы
Глава 3. Влияние отражений волны оптической накачки на возбуждение активной области двухчастотного лазера с вертикальным внешним резонатором
3.1. Изучение влияния отражений волны оптической накачки
на возбуждение активной области двухчастотного ЛВВР
3.2. Анализ применимости общей модели для исследования возбуждения активной области одночастотного ЛВВР при учете отражений волны оптической накачки
3.3. Выводы
Глава 4. Динамические режимы двухчастотного лазера с вертикальным внешним резонатором
4.1. Уравнения динамики двухчастотного ЛВВР
4.2. Теоретический анализ устойчивости непрерывной двухчастотной генерации
4.3. Карта динамических режимов двухчастотного ЛВВР
4.4. Выводы ИЗ
Заключение
Список литературы

Введение
В настоящее время весьма остро стоит вопрос об освоении среднего и дальнего участков инфракрасного (ИК) диапазона (5-50 мкм) полупроводниковыми лазерами. Это обусловлено востребованностью таких источников излучения для целей спектроскопии, медицины, связи между космическими и военными объектами и т.д. [1]- [3]. При условии создания, такие лазеры могли бы стать компактными, монолитными, эффективными и недорогими источниками излучения в интересующих областях спектра. Однако, попытки их создания сопряжены с большими трудностями:
• во-первых, весьма затруднительно создать инверсию населенности для традиционных лазеров с межзонными переходами в условиях малой величины запрещенной зоны. Это связано, в основном, с малым временем жизни возбужденного состояния вследствие высокой скорости безызлучательных переходов при рассеянии на фононах и Оже-ре-комбинации. Причем, эта проблема усугубляется при продвижении в длинноволновую область и при условии работы без криогенного охлаждения;
• кроме того, при увеличении длины волны резко (по квадратичному закону) возрастает затухание оптического излучения в резонаторе лазера вследствие поглощения на свободных носителях заряда по дру-девскому механизму.
Главным образом, вследствие этих причин в настоящее время имеется осознание того факта, что лазеры на межзонных переходах вряд ли могут быть созданы в диапазоне длин волн, существенно превышающих 10 мкм даже при условии охлаждения структуры до гелиевых температур (см., например, [1]). Этот вывод подтверждается и недавними экспериментальными работами [4],[5].
В некотором смысле прорывную роль в освоении среднего и дальнего ИК диапазонов сыграли квантово-каскадные лазеры (ККЛ) [6], [7], со-

Энергия, отн.ед.
Рис. 1.4: Энергетическая диаграмма активной области двухчастотного ЛВВР [33]