Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Грибковский В.П. -> "Теория поглощения и испускания света в полупроводниках" -> 141

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 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 176 >> Следующая

Как отмечалось выше, в полупроводниковых лазерах обнаружена внутренняя модуляция добротности, приводящая к увеличению времени задержки и сокращению длительности импульса. Кроме того, получена генерация сверхкоротких импульсов в инжекционных лазерах и лазерах с электронной накачкой (§ 26) при неоднородном возбуждении активной среды.
Неодородное возбуждение активного слоя легче всего создать в разрезных диодах (рис. 130), у которых на контактной поверхности сделана канавка, параллельная зеркалам резонатора. Две части диода оказываются электрически изолированными друг от друга. Степень возбуждения одной части оп-
394
Рис. 130. Зависимость частоты повторения сок и длительности импульсов генерации (а) разрезного диода (б) от /1 при /2 = 8 а
ределяется током 1\, а второй части — током /2. В то же время общий плоский р — м-переход обеспечивает надежную оптическую связь между частями диода, разделенными канавкой.
В [723] обе части диода возбуждались независимыми генераторами тока. Амплитуды импульсов тока плавно изменялись от 0 до 60 а. При определенном значении тока /2 и /ь в несколько раз превышающем /2, в течение всей длительности тока А^в~Ю мсек наблюдалась генерация регулярных импульсов излучения длительностью порядка 1 нсек и с частотой повторения более 1 Ггц. С увеличением тока /1 при постоянном /2 значение сок увеличивалось, а длительность импульса А/г уменьшилась (рис. 130). Область значений h и /2, где наблюдается генерация наносекундных импульсов, исследована в [722].
Такую работу инжекционных лазеров по аналогии с твердотельными лазерами, имеющими пассивные затворы, следует относить к генерации в режиме модулированной добротности. Роль пассивного затвора разрезного диода играет менее возбужденная его часть.
Исследованию свойств разрезных диодов, особенно их бистабильному и триггерному режиму генерации, посвящено много работ [697, 707, 726, 713—734], поскольку эти приборы перспективны для создания логических элементов вычислительных машин. Длительность импульсов генерации таких диодов в режиме внутренней модуляции добротности иногда составляет десятые доли наносекунд [735].
Генерация пикосекундных импульсов излучения в режиме самосинхронизации мод. Еще в 1964 г. было замечено [736], что кроме свободной генерации и работы лазеров в режиме модулированной добротности возможен еще один качественно отличный режим генерации, когда испускается серия ультракоротких импульсов излучения (УКИ). В отличие от релакса-
395
циойных колебаний, период которых, согласно (24.26), уменьшается с увеличением уровня возбуждения, период повторения УКИ не зависит от накачки и определяется формулой
уки
21
с
(24.28)
где по-прежнему I — длина резонатора; с — скорость света. Длительность импульса генерации обратно пропорциональна числу генерирующих мод s:
At
уки
уки
21
cs
(24.29)
Период повторения УКИ соответствует периоду межмодо-вых биений для аксиальных типов колебаний. Это означает, что УКИ возникают в результате самосогласованной генерации и интерференции нескольких аксиальных типов колебаний. В литературе рассматривается несколько механизмов генерации в режиме самосогласования мод [737, 738]. Остановимся только на флуктуационном механизме возникновения УКИ, для реализации которого в полупроводниковых лазерах имеются благоприятные условия.
В соответствии с флуктуационным механизмом процесс возникновения УКИ можно представить так. В резонаторе наряду с активной средой имеется просветляющийся фильтр. Сразу же после преодоления порога начинается генерация многих аксиальных мод. В результате интерференции мод с беспорядочным распределением фаз возникают хаотичные, но с самого начала ультракороткие пички генерации. Это линей-
ЮО
25
МП, тек
Рис. 131. Ультракороткие импульсы генерации в режиме синхронизации мод: а — в лазере на неодимовом стекле [738]; б — в лазерном диоде с внешним зеркалом резонатора прн /=75 см
396
ная сгадия генерации, поскольку ее характеристики не связаны с наличием нелинейного поглотителя. На нелинейной стадии генерации происходит резкое усиление наиболее интенсивных пичков и подавление всех остальных флуктуаций интенсивности. Возрастание интенсивности пичков сопровождается уменьшением их длительности. В этом процессе решающую роль играют нелинейные оптические свойства активной среды и просветляющегося фильтра. Временная развертка генерации лазера на неодимовом стекле [738] позволяет проследить, как из совокупности беспорядочных пичков возникает серия ультракоротких импульсов, показанная на рис. 131, а.
У полупроводниковых лазеров с длиной резонатора, составляющей обычно сотые доли сантиметра, период генерации УКИ, согласно (24.28), по порядку величины равен 10~12— 10~и сек. Получить осциллограмму таких импульсов, по-видимому, невозможно. Поэтому применяются косвенные методы изучения временной структуры генерации, в частности интерфе-рометрический метод [739],
Генерацию полупроводниковых лазеров в режиме синхронизации мод сравнительно легко наблюдать, если увеличить период УКИ путем увеличения длины резонатора с помощью выносных зеркал. На рис. 131, б показана осциллограмма излучения инжекционного лазера с внешним зеркалом и длиной резонатора 1—75 см [740]. Как видно из рисунка, на фоне релаксационных колебаний имеется серия УКИ с периодом, равным 21/с=5 нсек.
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed