Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ахманов С.А. -> "Оптика фемтосекундных лазерных импульсов" -> 67

Оптика фемтосекундных лазерных импульсов - Ахманов С.А.

Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов — М.: Наука, 1988. — 312 c.
ISBN 5-02-013838-Х
Скачать (прямая ссылка): lazerisverhkorotkihsvetovih1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 103 >> Следующая


Непосредственная стыковка поверхностного СИД с волоконным световодом (рис- 6.9) приводит к значительным потерям мощности излучения. Если излучение с диаграммой направленности, пропорциональной cos'"9 (т^ 1), вводится в ВС с площадью сердцевины, большей или равной А, и невысокой числовой апертурой NA, то при учете только меридиональных лучей потери при стыковке составят [3]

а = 10 Ig {2Щт + 1.) (NAf]]. (6.22)

Следовательно, при т= 1 (ламбертов источник) и ArA = O1I потери ,составят 20 дБ.

.150 Рис. 6.9. Непосредственная стыковка ВС с СИД на основе двойной гетероструктуры GalnAsP/InP [5]:

/ — контактный слой я-1пР; 2— подложка п-InP; 3 — ВС; 4-п-InP; 5 — р-GaInAsP; 6 — активная область; 7 —p-InP; 8 — защитный слой SiO2; 9 — контактный слой р-InP; 10 — хладопровод

Для уменьшения потерь при стыковке можно использовать микролинзы, нанесенные на излучающую площадку СИД или торец ВС. По сравнению с непосредственным торцевым соединением СИД с ВС применение ВС со сферическим торцом увеличивает эффективность ввода излучения в 3—5 раз. Использование СИД со сферическими линзами (рис. 6.10) дает рост эффективности ввода излучения в 15—20 раз. Максимум эффективности ввода излучения в ВС при использовании сферических линз и поверхностных СИД имеет место при отношении диаметров ВС и излучающей площадки СИД, не превышающем 5 (для ВС с ATl = 0,2) и 2,5 (для ВС с NA = 0,4) [115].

Гораздо проще решается проблема стыковки СИД с ВС при использовании излучателей торцевого типа. Конструкция их весьма схожа с конструкцией мезаструктурного инжекционного лазера без резонансной обратной связи. Активная область торцевого СИД сверху и снизу ограничена слоями полупроводника с меньшим показателем преломления, образующим, двойную гетерострукту-ру, а с боков — канавками, расстояние между которыми выбирается под диаметр сердцевины ВС. Образованный вокруг активной области ^волновод достаточно эффективно каналирует свет к излучающей поверхности СИД, площадь которой много меньше площади активной области. Поэтому если перепоглощение излучения в активном слое мало, то яркость излучения на выходе торцевого СИД может существенно превысить яркость поверхностно-

0}

6)

Рис. 6.10. Методы увеличения эффективности ввода излучения СИД в ВС с помощью микролинзы, наклеенной ,на излучающую площадку (а), придания выходной поверхности СИД сферической формы (б) и интегральной лннзы, выращенной на подложке СИД (в) [5]

.151 го источника. Вытравив сзади активной области канавку, параллельную торцу, или придав ей конфигурацию уголкового отражателя, можно еще дополнительно увеличить яркость торцевых СИД.

Расходимость по уровню половинной мощности в плоскости р—гьперехода у торцевых СИД составляет 60...80° (в зависимости от длины СИД), а в перпендикулярной плоскости 20...60°. Управляющие токи для СИД составляют обычно 100-..200 мА, а выходная мощность 1... 6 мВт.

Диаграмму направленности торцевых СИД можно улучшать, используя структуру большого оптического резонатора, в котором очень тонкий активный слой помещается внутрь достаточно толстого волновода с малым коэффициентом поглощения излучения. Наличие раздельного ограничения излучения и носителей позволяет уменьшить расходимость излучения и увеличить его эффективность ввода в ВС. Кроме тего, увеличение плотности носителей в активной области сокращает их спонтанное время жизни и увеличивает тем самым полосу частот модуляции излучения. Использование микролинзового ввода излучения торцевого СИД в ВС позволило увеличить эффективность связи примерно в 5 раз [5].

Сравнение эффективности ввода в многомодовый ВС мощности от поверхностного и торцевого СИД показывает, что при малой числовой апертуре ВС (ArAsglO,2) торцевой СИД на 20..-50% эффективнее поверхностного (при диаметре сердцевины ВС, который больше диаметра излучающей площадки поверхностного СИД и ширины активной области торцевого СИД). При числовой апертуре ВС M»0,3 эффективность ввода излучения в ВС для обоих типов СИД сравнивается, а при ЛГА^0,4 поверхностный СИД обеспечивает большую введенную мощность, чем торцевой (до 0,5 мВт при диаметре сердцевины ВС 50 мкм) [115].

Выпускаемые торцевые СИД на GaAsP/InP с длиной волны излучения 1300 нм дают на выходе отрезка одномодового ВС, состыкованного с ним в торец, мощность до 100 мкВт при токе до 100 мА. Поверхностные СИД, изготовленные из того же материала, дают в тех же условиях в несколько раз меньшую мощность при стыковке с одномодовый ВС. Суперлюминесцентный диод благодаря усилению сигнала в активной области и лучшей диаграмме направленности имеет на выходе отрезка одномодового ВС, состыкованного с ним в торец, мощность до 0,5 мВт при собственной мощности 5 мВт.

Модуляционная характеристика СИД для малого сигнала может быть представлена в виде

P (ю)/Р0 = (1 + (^)2?-1 /2, (6.23)

где Po — мощность излучения при постоянном токе; X — время жизни носителей; со — угловая частота. Выражение (6.23) справедливо и для больших сигналов, если значение х можно считать постоянным и емкость объемного заряда или паразитная емкость
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed