Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 131

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 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 176 >> Следующая

GaAs и d=2, 3, 4, 5 мкм из (22.17) следует соответственно АО = 30,8, 20, 14,9, 11,8°. Неоднородности активного слоя приводят к дополнительному расширению луча, однако в целом они играют второстепенную роль по сравнению с дифракцией света.
Ширина активного слоя лазерного диода обычно составляет десятки или сотни микрон, поэтому угол дифракции излучения в плоскости р—«-перехода (Г) на один-два порядка меньше, чем в плоскости В, перпендикулярной к Г. Для определенности будем счита-Гь, что плоскость р—n-перехода расположена горизонтально (Г), а плоскость В — вертикально. Опыты показывают [655], что в высококачественных лазерных диодах, работающих в одномодовом режиме, расходимости луча в плоскости р—«-перехода порядка Г (рис. 119, а). При многомодовой генерации, естественно, луч становится широким и в этой плоскости. В вертикальной плоскости угол расходимости составляет 10° и более (рис. 120, а). В некоторых диодах индикатриса излучения в 5-плоскости отклонена от плоскости р—«-перехода в сторону n-типа (рис. 120,6). Это связано с асимметрией волновода, который образуется в лазерном диоде: пассивная область n-типа характеризуется меньшим коэффициентом поглощения генерируемого излучения, чем р-область.
Теоретические и экспериментальные исследования картины ближнего и дальнего поля излучения гетеролазеров показывают, что с достаточной степенью точности активный слой можно моделировать плоским металлическим волноводом, заполненным диэлектриком, а угловое распределение излучения в вертикальной плоскости, как и у гомолазеров,
367
определяется дифракцией волноводной волны на открытом конце волновода [656]. Поскольку при необходимости уменьшить пороговый ток в гетеролазерах приходится делать малой толщину активного слоя, то это неизбежно приводит к большому углу расходимости лазерного луча [657—659]. Некоторые детали этой проблемы рассмотрены в работе [660].
Инжекционные лазеры по своим размерам близки к точечным источникам излучения. Поэтому с помощью оптических систем можно резко уменьшить угол расходимости лазерного луча или сфокусировать его на малую площадку.
а
Рис. 120. Симметричная (а) и асимметричная (б) индикатрисы излучения инжекционного GaAs лазера в плоскости, перпендикулярной плоскости
р—я-перехода
368
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
п (х) = п + пх cos (Кх), (22.19)
кус (х) = кус + к1ус cos (Кх), (22.20)
то пороговое условие генерации в беззеркальном резонаторе при достаточно больших значениях ехр (2кус1) имеет вид [661]:
4/Сус ехр (2кус1) = • (22.21)
Здесь K=2nJA, А — постоянная фазовой решетки; I — длина активной среды вдоль оси х. 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, (22.22)
2п ’
а расстояние в спектре между s-й и s — 1-й неаксиальными модами, когда % С 2dn, равно
К — K_i_ _ _ 2s — \(\ , (22.23)
где d — толщина активного слоя.
В работе [661] фазовая решетка с А=0,3 мкм создавалась путем фиксирования в желатиновой пленке интерференционной картины, создаваемой двумя когерентными лучами от He-Cd лазера. После этого пленка пропитывалась раствором родамина 6Ж и высушивалась. При возбуждении излучением азотного лазера наблюдалась генерация с Яг=0,68 мкм
24. Зак. 312
369
и шириной линии ДА.<0,5А. Расстояние между модами удовлетворяло условию (22.23).
Путем изменения постоянной решетки Л, что достигалось изменением угла между интерферирующими лучами, получена перестройка частоты генерации [662]. Весьма малая ширина спектральной линии одной моды ДХ. = 0,005А 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 п и Куо 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].
Предыдущая << 1 .. 125 126 127 128 129 130 < 131 > 132 133 134 135 136 137 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed