Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 128

Теория поглощения и испускания света в полупроводниках - Грибковский В.П.

Грибковский В.П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках — М.: Наука и техника , 1975. — 464 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyapoglosheniyaiispuskaniya1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 122 123 124 125 126 127 < 128 > 129 130 131 132 133 134 .. 176 >> Следующая

Опыты доказывают, что реальная картина генерации заключена между этими крайними случаями. Действительно, часто генерация возникает на одной моде. С ростом накачки интенсивность этой моды быстро растет. До поры до времени она подавляет генерацию других мод. Однако подавляет не полностью. При дальнейшем увеличении накачки в спектре генерации появляется вторая мода, затем третья <и т. д.
На рис. 117 приведены спектры спонтанного и стимулированного испускания GaAs инжекционных гомолазеров при различных значениях тока инжекции. Если /</п, то наблюдается только широкая полоса люминесценции (рис. 117, а). При /«/д на фоне этой полосы возникает первый пичок стимулированного испускания (рис. 117, б). С ростом накачки его интенсивность быстро увеличивается. Высота пичка становится на несколько порядков больше максимума полосы люминесценции. Поэтому на рис. 117, в, где масштаб по оси ординат уменьшен во много раз по сравнению с масштабом рис. 117, б, контур полосы люминесценции приближается к оси абсцисс. Когда плотность тока превышает порог в 1,1 раза, спектр генерации состоит уже из двух мод. В дальнейшем генерация становится многомодовой.
Основные причины многомодового характера генерации сводятся к следующему. Во-первых, каждая мода имеет присущие только ей пространственную неоднородность и специфи-
359
ческую локализацию в активной среде. Ни одна из мод не может снимать энергию со всей активной среды. Даже если какой-либо тип колебаний охватывает всю активную среду, внутри резонатора устанавливаются стоячие волны с узлами и пучностями. Участки активной среды, расположенные в узлах волны, практически не отдают своей энергии генерирующей моде. Уровень инверсной населенности таких участков с ростом накачки повышается. Поэтому создаются благоприятные условия для генерации других типов волн, пучности и узлы которых иначе локализованы в пространстве. В инжекционных лазерах часто генерируют отдельные нити активной среды (см. рис. 110). Ясно, что в этом случае мода, генерирующая в одной нити, не может подавить генерацию мод в других нитях.
Во-вторых, генерирующая мода может хотя бы незначительно «прожечь дырку» в спектре усиления (см. рис. 75), так что коэффициент усиления для соседних в спектре мод станет больше, чем для генерирующей.
В третьих, из-за ряда причин, рассматриваемых в § 24, процесс генерации во времени всегда носит пичковый характер. Даже в условиях непрерывной генерации в целом время генерации отдельной моды сравнительно невелико. Срыв генерации на одной моде способствует появлению генерации на других модах.
Рис. 117. Спектры люминесценции и генерации GaAs лазерного диода, полученные В. А. Самойлюковичем и Г. И. Рябцевым при 7=80 °К (длина диода /=0,45 мм, ширина 0,32 мм): а — /=2,0 а; б — 3,2; в — 3,3; г —3,5;
д — 7,0 а
360
В предыдущем параграфе было показано, что после преодоления порога мощность люминесценции инжекционных лазеров продолжает расти с увеличением тока инжекции (см. рис. 109). Следовательно, не только одна мода, но даже все генерирующие моды в целом не могут полностью стабилизировать уровень инверсной населенности. Хотя и значительно медленнее, чем до порога генерации, но неуклонно коэффициент усиления активной среды с увеличением накачки продолжает расти, что неизбежно приводит к появлению новых генерирующих мод.
Если генерация возникла вначале на частоте со^ то для этой частоты кус (со) = ка (%). Для всех остальных мод с частотами сOj справедливо неравенство
-/Cyg-(0>j) < 1. (22.12) *п К-)
Чем меньше отношение (22.12), тем труднее получить генерацию на второй моде, если первая мода уже генерирует.
В системах с дискретными уровнями энергии (газовых и твердотельных лазерах) коэффициент усиления выражается функцией с достаточно острым максимумом. Поэтому проще осуществить одномодовую генерацию в резонаторе с неселективными потерями, т. е. при /сп(со), практически одинаковом для всех частот в пределах полосы усиления. В лазерах на растворах сложных молекул и в полупроводниковых ОКТ коэффициент усиления выражается плавной функцией. Чтобы отношение (22.12) было значительно меньше единицы, необходимо использовать резонаторы с селективными потерями, т. е. искусственно увеличивать добротность для узкого интервала частот. Это достигается, например, нанесением на зеркала интерференционных отражающих покрытий. Коэффициент отражения таких покрытий на заданной частоте соi значительно больше, чем на соседних частотах.
Для получения одномодовой генерации широко применяются дифракционные решетки, которые используются в качестве одного из зеркал резонатора. При этом если постоянная решетки равна Ь, а нормаль к решетке расположена под углом # к оси резонатора, то будет генерировать мода, длина волны которой удовлетворяет условию
k = 2bs\n®. . (22.13)
Путем изменения угла Ф легко осуществить плавную перестройку частоты генерации.
В лазерах с выносными зеркалами применяется также пространственная селекция мод, когда с помощью узких диа-
361
фрагм# ликвидируются боковые лепестки индикатрисы излучения.
Предыдущая << 1 .. 122 123 124 125 126 127 < 128 > 129 130 131 132 133 134 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed