Главная > Разное > Теория поглощения и испускания света в полупроводниках
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Лазеры с распределенной обратной связью.

Выше отмечалось, что вместо одного из зеркал резонатора можно использовать дифракционную решетку. Это позволяет производить селекцию генерирующих мод и перестраивать частоту излучения.

В 1971 г. теоретически и экспериментально показано, что использование пространственных периодических структур типа фазовых решеток дает возможность создать беззеркальный резонатор для генерации света [661]. Оптические квантовые генераторы с таким резонатором получили название лазеров с распределенной обратной связью.

Если в активной среде показатель преломления и коэффициент усиления изменяются вдоль оси х по косинусоидальному закону

то пороговое условие генерации в беззеркальном резонаторе при достаточно больших значениях имеет вид [661]:

Здесь — постоянная фазовой решетки; I — длина активной среды вдоль оси Когда решетка создается модуляцией только показателя преломления или только коэффициента усиления, то из (22.21) следуют более простые пороговые условия.

Обратная связь в беззеркальных резонаторах устанавливается вследствие брегговского отражения электромагнитной волны от периодической структуры, при этом длина волны нулевой аксиальной моды удовлетворяет условию

а расстояние в спектре между неаксиальными модами, когда равно

где — толщина активного слоя.

В работе [661] фазовая решетка с создавалась путем фиксирования в желатиновой пленке интерференционной картины, создаваемой двумя когерентными лучами от лазера. После этого пленка пропитывалась раствором родамина и высушивалась. При возбуждении излучением азотного лазера наблюдалась генерация с

и шириной линии Расстояние между модами удовлетворяло условию (22.23).

Путем изменения постоянной решетки что достигалось изменением угла между интерферирующими лучами, получена перестройка частоты генерации [662]. Весьма малая ширина спектральной линии одной моды для аналогичного лазера зафиксирована в работе [663].

В лазерах с одномерной решеткой картина дальнего поля излучения на экране имеет вид узких линий. Если сделать двухмерную решетку, то на экране будут наблюдаться отдельные точки [664], как при дифракции рентгеновских лучей в кристалле. Это наводит на мысль о возможности создания лазеров рентгеновских лучей. Теория этого вопроса уже разрабатывается [665].

Обратная активная связь устанавливается не только при модуляции в толще активной среды, но и когда дифракционная решетка создана на поверхности достаточно тонкого волноводного слоя [666, 667]. Такая решетка позволяет вводить излучение в волноводный слой и выводить его обратно [668]. Электромагнитная теория лазеров с распределенной обратной связью изложена в работах [669—678].

После беззеркальных лазеров на твердых растворах красителей были созданы аналогичные полупроводниковые ОКТ с оптическим возбуждением [679—681] и инжекционные гетеролазеры [682, 683]. На рис. 121, а показана конструкция GaAs лазера с оптической накачкой. Возбуждающий свет падает перпендикулярно гофрированной поверхности, а генерируемое излучение распространяется в плоскости решетки. Наиболее ценными для различных оптоэлектронных устройств представляются инжекционные гетеролазеры, у которых лазерный луч выводится через контактную поверхность диода (рис. 121,б). Дифракционный угол расходимости таких лучей

Рис. 121. Полупроводниковые лазеры с распределенной обратной связью: а - GaAs лазер с оптической накачкой [681]; б - инжекционный лазер на двойной гетероструктуре: 1 — оптические контакты; [683]

будет сравнительно небольшим, и их легко ввести в волоконные волноводы. Кроме того, открываются новые возможности создания больших матриц инжекционных лазеров, необходимых для практического применения.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление