Физика и техника полупроводников
Вышедшие номера
Динамика широкоапертурных гетеролазеров со сбоем фазы гофрировки брэгговской структуры
Кочаровская Е.Р. 1,2, Гинзбург Н.С. 1,2, Сергеев А.С. 1, Малкин А.М.1,2, Заславский В.Ю. 1,2
1Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
2Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Email: katya@appl.sci-nnov.ru, ginzburg@appl.sci-nnov.ru, sergeev@appl.sci-nnov.ru, malkin@appl.sci-nnov.ru, zas-vladislav@appl.sci-nnov.ru
Поступила в редакцию: 2 марта 2022 г.
В окончательной редакции: 25 марта 2022 г.
Принята к печати: 25 марта 2022 г.
Выставление онлайн: 17 июля 2022 г.

С использованием метода связанных волн, дополненного квазиоптическим приближением, исследована динамика широкоапертурных гетеролазеров с планарными резонаторами с распределенной обратной связью (РОС) со сбоем фазы гофрировки. Для конфигураций, в которых ширина брэгговской структуры в несколько раз меньше ширины активной зоны или равна ей, показано, что дифракционные поперечные потери обеспечивают селекцию мод по поперечному индексу и одновременно подавляют генерацию на продольных модах, частоты которых расположены выше полосы запрещенной зоны. Стабильная одномодовая генерация РОС-гетеролазера возможна в широком интервале положений и величин фазы сбоя гофрировки, которые определяют уровень и отношение мощностей излучения с противоположных торцов лазера. Найдены условия, обеспечивающие практически однонаправленный вывод излучения. Ключевые слова: брэгговский резонатор, дифракционные потери, связанные волны, селекция мод, одномодовая генерация, сбой фазы периодической структуры.
  1. H. Kogelnik. Theory of dielectric waveguides. In: Integrated Optics (Springer Berlin-Heidelberg, 1979) v. 7. https://doi.org/10.1007/978-3-662-43208-2_2
  2. A. Yariv. Quantum Electronics (N. Y., Wiley, 1975)
  3. S. Akiba. Encyclopedic Handbook of Integrated Optics (CRC Press-Taylor \& Francis Group, 2005)
  4. H. Ghafouri-Shiraz. Distributed Feedback Laser Diodes and Optical Tunable Filters (N. Y., Wiley, 2003)
  5. J. Faist. Quantum Cascade Lasers, 1st ed. (Oxford, Oxford University Press, 2013)
  6. N.S. Ginzburg, V.R. Baryshev, A.S. Sergeev, A.M. Malkin. Phys. Rev. A, 91, 053806 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.114801
  7. Г.С. Соколовский, В.В. Дюделев, И.М. Гаджиев, С.Н. Лосев, А.Г. Дерягин, В.И. Кучинский, Э.У. Рафаилов, В. Сиббет. Письма ЖТФ, 31, 28 (2005). DOI: 10.1134/1.2121827
  8. А.П. Богатов, А.Е. Дракин, А.А. Стратонников, В.П. Коняев. Квант. электрон., 30, 401 (2000). DOI: 10.1070/QE2000v030n05ABEH001732
  9. Д.В. Батрак, А.П. Богатов. Квант. электрон., 37, 745 (2007). DOI: 10.1070/QE2007v037n08ABEH013648
  10. В.Я. Алешкин, Б.Н. Звонков, С.М. Некоркин, Вл.В. Кочаровский. ФТП, 39, 171 (2005). DOI: 10.1134/1.1852667
  11. N.S. Ginzburg, A.S. Sergeev, E.R. Kocharovskaya, A.M. Malkin, E.D. Egorova, V.Yu. Zaslavsky. Phys. Lett. A, 384, 126219 (2020). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2019.126219
  12. Н.С. Гинзбург, А.С. Сергеев, Е.Р. Кочаровская, А.М. Малкин, Е.Д. Егорова, В.Ю. Заславский. ФТП, 54, 974 (2020). DOI: 10.21883/FTP.2020.09.49842.38
  13. Н.С. Гинзбург, А.С. Сергеев, Е.Р. Кочаровская, А.М. Малкин, В.Ю. Заславский. ФТП, 55, 659 (2021). DOI: 10.21883/FTP.2021.08.51132.08
  14. Л.А. Вайнштейн. Электромагнитные волны (М., Радио и связь, 1988)
  15. Л. Аллен, Дж. Эберли. Оптический резонанс и двухуровневые атомы (М., Мир, 1978)
  16. P.K. Jakobsen, J.V. Moloney, A.C. Newell, R. Indik. Phys. Rev. A, 45, 8129 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.45.8129
  17. Вл.В. Кочаровский, В.В. Железняков, Е.Р. Кочаровская, В.В Кочаровский. УФН, 187, 367 (2017). DOI: 10.3367/UFNr.2017.03.038098
  18. T.S. Mansuripur, C. Vernet, P. Chevalier, G. Aoust, B. Schwarz, Feng Xie, C. Caneau, K. Lascola, Chung-en Zah, D.P. Caffey, T. Day, L.J. Missaggia, M.K. Connors, Ch.A. Wang, A. Belyanin, F. Capasso. Phys. Rev. A, 94, 063807 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevA.94.063807
  19. N. Vukovic, J. Radovanovic, V. Milanovic, D.L. Boiko. Opt. Express, 24 (23), 26911 (2016). https://doi.org/10.1364/OE.24.026911
  20. Я.И. Ханин. Основы динамики лазеров (М., Наука, 1999)
  21. L.W. Casperson. Spontaneous pulsations in lasers. In: Laser Physics. Lecture Notes in Physics (Springer, Berlin--Heidelberg, 1983) v. 182. https://doi.org/10.1007/3-540-12305-9_6
  22. N.B. Abraham, P. Mandel, L.M. Narducci. Dynamical Instabilities and Pulsations in Lasers. In: Progress in Optics, 25, 1 (1988). https://doi.org/10.1016/S0079-6638(08)70645-0
  23. D. Hofstetter, M. Beck, T. Aellen, J. Faist, U. Oesterle, M. Ilegems, E. Gini, H. Melchior. Appl. Phys. Lett., 78, 1964 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1360225
  24. J. Faist, D. Hofstetter, M. Beck, T. Aellen, M. Rochat, S. Blaser. IEEE J. Quant. Electron., 38, 533 (2002). doi: 10.1109/JQE.2002.1005404
  25. F. Xie, C. Caneau, H.P. Leblanc, N.J. Visovsky, S.C. Chaparala, O.D. Deichmann, L.C. Hughes, C. Zah, D.P. Caffey, T. Day. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 17, 1445 (2011). doi: 10.1109/JSTQE.2011.2136325