- •Часть 3
- •13.2 Одночастотные полупроводниковые лазеры с составным резонатором Фабри-Перо и их модификация с3 – полупроводниковые лазеры.
- •13.3. Одночастотные полупроводниковые лазеры с внешней дифракционной решеткой.
- •13.4. Одночастотные полупроводниковые лазеры с внутренней дифракционной решеткой.
- •13.6 Одночастотные полупроводниковые лазеры с волоконной дифракционной решеткой.
- •13.7 Одночастотные полупроводниковые лазеры с внутренней дифракционной решеткой (вертикально - излучающие полупроводниковые лазеры).
- •14.1 Импульсные полупроводниковые лазеры.
- •14.2 Прямая амплитудная модуляция излучения полупроводникового лазера.
- •15.1 Методы измерения сверхкоротких импульсов.
- •15.2. Модуляция добротности полупроводникового лазера (активная и пассивная).
- •15.3 Синхронизация мод в полупроводниковом лазере.
- •16.1 Теорема Лагранжа.
- •16.3. Оптические системы на основе полупроводниковых лазерных линеек и лазерных матриц.
Краткое пособие по курсу лекций «Полупроводниковые лазеры»
Курс: «Полупроводниковые лазеры»
Кафедра: Лазерных систем
БГТУ «ВОЕНМЕХ»
Лектор: Тарасов Илья Сергеевич,
профессор, заведующий лабораторией «Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей»
ФТИ им. А.Ф. Иоффе.
Часть 3
Санкт-Петербург
2011 г.
Литература для самостоятельного углубленного изучения материала по курсу «Полупроводниковые лазеры»
-
Х. Кейси и М. Паниш, «Лазеры на гетероструктурах», под редакцией П.Г. Елисеева, Москва, «Мир»,1981.
-
H. C. Casey, M.B. Panish,“Heterostructure Lasers” Academic press, INC. 1978.
-
А.Е. Жуков, «Лазеры на основе полупроводниковых наноструктур», Санкт-Петербург, «Элром», 2007.
-
П.Г. Елисеев «Введение в физику полупроводниковых лазеров» Москва, «Наука», 1983.
-
Govind P. Agraval, Nikloy K. Dutta “Semiconductor lasers” Second edition, Van Nostrand Reinchold, 1993.
-
Robert G. Hunsperger “Integrated Optics: Theory and technology” Springer-Verlag, 1984.
-
Р. Хансперджер «Интегральная оптика (Теория и технология)» под редакцией В.А. Сычугова, Москва, «Мир».
-
W. Tsang, “Semiconductors and semimetals”, Volume 22, Lightwave Communications Technology, Academic press, INC. 1985.
-
У. Тсанг (под редакцией) «Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, Модуляция, Спектры», Москва, «Радио и связь», 1990.
-
Х. Такума, «Физика полупроводниковых лазеров» Москва, «Мир».
Лекция 13. Одночастотные полупроводниковые лазеры.
Одночастотные полупроводниковые лазеры это одномодовые полупроводниковые лазеры в первую очередь и во вторую очередь имеющие одну продольную моду или одну частоту генерации в спектре излучения или генерящие на одной стоячей моде резонатора Фабри - Перо.
Следующее усложнение одночастотных полупроводниковых лазеров это одночастотные, динамически стабильные полупроводниковые лазеры. Такие лазеры сохраняют одночастотный режим генерации как в непрерывном режиме генерации так и в случае модуляции тока накачки в том числе высокочастотной модуляции.
Рис. 160. Схематичное изображение электромагнитных мод в резонаторе полупроводникового лазера.
13.1 Типы одночастотных полупроводниковых лазеров.
1. С коротким резонатором Фабр-Перо.
2. С составным резонатором (С3 лазеры).
3. С внешним диспергирующим элементом (С внешней дифракционной решеткой или филтром типа эталона Фабри-Перо).
4. С внутренним диспергирующим элементом (С внутренней дифракционной решеткой)
Простейший вариант одночастотного лазера это лазер с коротким резонатором Фабр-Перо. Из раннего известно, что чем короче резонатор Фабри-Перо тем сильнее разнесены частоты стоячих волн резонатора Фабри-Перо. При некоторой длине резонатора в полосу усиления материала активной области попадает только одна продольная мода резонатора Фабри-Перо.
(81)
Это выражение для расстояния между соседними продольными модами резонатора Фабри-Перо в вакууме.
Рис.161. Схематичное изображение резонатора Фабри-Перо и соседних стоячих волн или мод резонатора Фабри-Перо.
Выражения для расстояния между длинами волн соседних продольных мод волноводе полупроводникового лазера принимает вид (82), где ng- - показатель преломления для материала волновода (или эффективный показатель преломления).
(82)
На рисунке 162 а схематически изображены спектр усиления активной области и спектр частот стоячих волн длинного резонатора Фабри – Перо; на рисунке 162 б приведена аналогичная схема для короткого резонатора Фабри-Перо. В этом случае в максимуме спектра усиления находится только одна частота или продольная мода резонатора Фабри-Перо и усиление происходит только на ней. Однако такой лазер не будет динамически стабильным, поскольку с увеличением тока накачки волновод и активная область разогреваются, и спектр усиления смещается в длинноволновую область, а частота генерации переключается на другую продольную моду генерации.