13.6 Одночастотные полупроводниковые лазеры с волоконной дифракционной решеткой.

Засветка сердцевины кварцевого волокна интерференционной картиной мощного импульсного лазера приводит к модулированному изменению показателя преломления кварцевой сердцевины. Изготавливая заданный шаг модуляции формируется Брегговская дифракционная решетка с теми же свойствами, что и внутренняя дифракционная решетка в полупроводниковом лазере.

Рис. 187. Волоконная дифракционная решетка образованная периодическим изменением показателя преломления сердцевины кварцевого волокна.

Если на торце кварцевого волокна сформировать микро линзу для увеличения коэффициента ввода излучения полупроводникового лазера в волоконную дифракционную решетку и зафиксировать волокно относительно полупроводникового лазера можно добиться одночастотного режима генерации. В этом случае волоконная решетка играет роль селективного зеркала. В усиливающую среду полупроводникового лазера отражается только одна длинна волны удовлетворяющая условиям Брега.

Рис. 188. Конструкция полупроводникового лазера с волоконной Бреговской решеткой.

Рис. 189. Оптический модуль полупроводникового лазера собранный с волоконной дифракционной решеткой.

Изменение шага решетки позволяет перестраивать длину волны генерации такого лазера. Конструкция не обладает достаточной надежностью и долговечностью, хотя при клеевой фиксации волокна и лазера можно изготавливать оптические модули.

Рис. 189. Конструкция позволяющая изгибать волоконную решетку и менять шаг решетки соответственно позволяет менять длину волны отраженного от решетки сигнала.

13.7 Одночастотные полупроводниковые лазеры с внутренней дифракционной решеткой (вертикально - излучающие полупроводниковые лазеры).

Зеркала полупроводникового лазера можно создать, вырастив дифракционные решетки из эпитаксиальных слоев с разными показателями преломления. Количество слоев достигает 40-50 пар для каждого зеркала. В этом случае длина резонатора Фабри-Перо меньше 20 мкм и полупроводниковый лазер генерит только на одной длине волны соответствующей моде резонатора Фабри-Перо, образованного дифракционными решетками.

Рис.190. Изображение конструкции вертикально-излучающего полупроводникового лазера.

Рис. 191. Изображение вертикально излучающего полупроводникового лазера.

Рис. 192. Расчетная зависимость коэффициента отражения от дифракционной решетки, состоящей из 45 пар эпитаксиальных слоев от длины волны излучения.

Рис.193. Конструкции вертикально-излучающих полупроводниковых лазеров: а - меза конструкция, b - протонная имплантация, с- меза конструкция с выводом излучения через подложку, d - зарощенная меза конструкция и e - вертикально излучающий диод с полупрозрачным серебряным зеркалом - контактом.

Рис. 194. Ватт-амперная зависимость вертикально-излучающего лазера (непрерывный режим).

Рис. 195. Ватт-амперная зависимость вертикально-излучающего лазера (импульсный режим).

Рис.196. Характерный спектр излучения вертикально излучающего полупроводникового лазера.

Рис. 197. Частотная зависимость относительного фото ответа вертикально излучающего лазера.

Характерной особенностью вертикально - излучающих лазеров является их динамическая одночастотная стабильность.

Лекция 14.Модуляция излучения импульсных полупроводниковых лазеров.