Введение к работе
Актуальность темы
Развитие современных средств связи и обработки изображений, оптического компьютера и интегральной оптики в целом, обусловило интенсивные исследования и разработку новых миниатюрных источников, переключателей и дефлекторов оптического (лазерного) излучения. Преимущества оптических систем перед электронными общеизвестны: быстродействие, большая помехозащищенность, возможность параллельной обработки информации, гигантские объемы передаваемой информации, и т.д. В настоящее время практически осуществлены оптические аналоги основных радиоэлектронных приборов (транзисторы, триггеры, различные логические устройства, и т.д.), а также элементы оптической памяти. В основе этих приборов лежит явление оптической бистабильности.
В свете вышеизложенного большой интерес как с точки зрения исследования различных нелинейно-оптических явлений, так и с точки зрения больших потенциальных возможностей применения в интегральной оптике, представляет Квазиволноводный Тонкопленочный Лазер (КТЛ), представляющий собой тонкий, плоско-параллельный слой лазерно-активного вещества с показателем преломления п, заключенный между пассивными диэлектрическими слоями с показателями преломления п0 и пъ , при условии п < п0, », . Последнее условие означает, что данная система имеет только "моды утечки", что обусловливает ряд специфических особенностей КТЛ. В течение последних лет, в НПО "Лазерная Техника" был проведен целый ряд теоретических и экспериментальных работ по исследованию квазиволноводного лазера, выявивший такие интересные свойства квазиволноводных систем, как наличие бистабильных режимов работы, селективное усиление пространственных мод, возможности миниатюрного исполнения КТЛ, конструирования многослойных систем типа генератор-усилитель и т.д. Однако остается много задач, решение которых позволило бы полнее описать КТЛ, выявить новые возможности квазиволноводных систем, а также по возможности способствовать практической реализации эффектов, описанных теоретически. К числу таких задач относятся учет влияния конкуренция мод в активном слое, анализ особенностей усиления и генерации света в системе из нескольких совмещенных квазиволноводных структур. Особый интерес представляет анализ бистабильных явлений в этих структурах.
-
Проведено исследование квазиволноводной системы, состоящей из двух прилегающих активных слоев, заключенных между пассивными диэлектрическими средами;
-
Исследована система активный квазиволновод - волновод. Получены пороговые соотношения генерации такой системы, выведены выражения для коэффициентов отражения и прохождения активного слоя.
-
Численными методами исследованы амплитудно-частотные характеристики излучения квазиволноводных систем. Показано, в частности, что спектр излучения двухслойной системы у'же спектра однослойного квазиволновода.
Практическая ценность работы.
Результаты исследований можно положить в основу разработки и конструирования новых типов источников излучения для волоконно-оптических систем связи, переключателей направления излучения, устройств ввода излучения в волновод. КТЛ можно также предложить в качестве основы для разработки элементов оптической памяти.
Основные положения положения, выносимые на защиту.
1. Результаты сравнительного анализа активных и пассивных бистабильных
систем:
а. Активные системы обладают большим быстродействием;
б. Порог бистабильности активных систем ниже;
2. Результаты исследования коэффициента отражения от несимметричной
квазиволноводной системы: выявлена возможность просветления активного
квазиволноводного слоя.
Результаты исследования квазиволноводного усили і ели іенерагора с полным внутренним отражением от одной из границ:
выведены пороговые условия генерации, коэффициенты прохождения и отражения, а также выражения для интенсивностей падающей и отраженной от активного слоя волны. }. Результаты учета интерференции волн в КТЛ:
показано, что при этом зависимость выходных интенсивностей сачественных изменений не претерпевает, однако область бистабильности :ужается и сдвигается в сторону меньших входных интенсивностей.
Структура и объем диссертации
