Введение к работе
Актуальность теин обусловлена прежде всего ей связью с двумя важными направлениями физики и техники ІШ:
а.получение ПЛ с заданными спектральными cвoй^твaми, прежде всего, динамически одночастотных с узкой линией (для систем дальней волоконной связи, метрических систем, задач стандартизации);
б. улучшение и оптимизация динампческих характеристик, в т.ч. генерация свврхкоротких импульсов (для скоростных линий оптической связи, метрических систем научного и технического назначения, в перспективе для задач ' оптической обработки информации и т.д.) и получение быстрых' переключений с высским контрастом (для систем оптической обработки и передачи информации).
С чисто научной точки зрения существэнно также, что значительнпя часть диссертации посья^она теме сверхбыстрэй йлнамики лазеров с насыщающимся погдотителей. Важность тгкой оистемы как для физики лазеров, так и для теории динамических систем и с/нергетики отмечается рядом ведущих специалистов, указывалось [1], чтэ "здесь могут встретиться исключительно разнообразные явленип, которые оїд9 ждут своего исследователя"; дополнительные интересный особенности возникают за счёт специфики ПЛ" ю сравнОнию с лазерами других типов.
Иаучная новизна работы состоит в том, что в ней:
-впервые построена аналитическая теория одночастотного РОС-лазера с локализацией пр^дольноА модн на неодиородности волновода,
-впервые построена аналитическая модель оптических свойств похупроводниковой активной среды с произвольным по величине механическим напряжением в активном слое и проанализировано влияниS механических деформаций на спектрально-поляризационные свойства лазериыу излучателей, включая одночастотные,
впервые предложена количественная модель физических свойств поглотителя, полученного путбм имплантации тяжёлых ионов, и проведён микроскопический расчбт, позволяющий определить фундамонтальный предел быстродействия такого поглотителя,
впервые предложено единое описание быстрой и сверхбыстрой динамики ПЛ с насыщающимся. поглотителем на основе системы модифицированных скорсстных уравнений для амплитуд и фаз мод,
- впервые проанализировано влияние нелинейности усиления
произвольного типа на быструю и сверхбыссрую динамику ПЛ с
насыщающимся поглотителем (Ш).
- предложен и реализован ьовый подход к исследованию шумовых
свойств лазера с пассивной модуляцией добротности (ПВД),
использующий статистику генерируемых импульсов.
Практическое значение подученных в диссертации результатов отделяется следующим. Работы по спектрально-поляризационным переключениям в РОС- лазерах с напряженным активным слоем (часть I диссертации) стимулировали ведущиеся в настоящее время ряботы по исследованию эфекта поляр1. ационной Оистабильности в РОС—лазерах при комнатной температуре с целью создания быстрых ошоэлэктрошшх ключвй. Работы по свойствам лазеров с поглотителем (часть II) внесли вклад в создание пикосекундных излучателей с рекордными параметрами, применяемых в отвчествениых приборах, и экспортируемых за рубеж.
Основные положения, выносимые на защиту.
1.(о локализации продольной моды в брэгговском резонаторе)
Локализация продольной моды на неоднородности Орэгговского волновода или сбое решетки обеспечивает динамическую одночастотность лазеров с РОС.
2 (о спектрально-поляризационных свойствах полупроводниковых лазеров с напршеннул атившл слоем)
В полупроводниковых РОС-лазерах с внутренними механическими деформациями в активном слое можно получить (при сканировании по спектру изменением температуры) одночастотную генерацию моди ТМ-поляризации в спектральном интервале, значительно превышающем ширину деформационного расщепления валентной зоны. Подбором спектрального положения . линии ммжно получить в таких лазерах поляризационное переключение при заданной температуре.
3. (об эффективном времени жизни в полупроводнике с разделенными
областями генерации и рекомбинации носителей).
В полупроводнике с локальными амортизированными областями (АО), например, созданными имплантацией тяжЭлых ионов, фундаментальна предел эффективного времени рекомбинации определяется пролитом носителей до АО и может составлять величину порядка единиц пикосекунд при доле объбма АО порядка процентов от общего ойь5ма вещества, '!е ухудшающей оптических свойств вещества и позволлицой использовать его в качестве быстрого эффективного поглотителя.
4. (об особенностях динамики инхекщоюшх лазеров с Зн^прым
насыщающимся поглотителем).
Умвньшение времени релаксации наснщающегсся поглотителя вплоть 0 некоторого критического значения порядка едшшц-дооитков пикосекунд позволяет в несколько раз расшрить токовый дидлазгн режима пассивной модуляции добротности (НМД), улучшать napsi-nтctt (амплитуду, длитольность. частоту повтореная) импульсов; уменьшение промен* ролаксаиы псглот .толіі ,іі«Ж"
критического сужает диггсазон ПМД, а затем полностью срывает этот роким.
Нелинейное усиление любой природы оказывает значительное воздействие на режимы ПМД и пассивной синхронизации мод в лазерах с быстрым насыщающимся поглотителем, сужая токовый диапазон оОоих режимов и ограничивая максимально достижимую амплитуду ( а. для рэжима ПМД - и частоту повторения) и минимальную дгительность импульсов света.
6. (о шумових свойствах инжекционного лазера с пассивной лодуляцией йобротности)и
Случайный разброс параметров импульса в инжэкционном лазере с ПМД
могет Оыть минимизирован при выборе значения тока накачки,
заключённого в интервале от значения тока, оптимального по
амплитуде и длительности импульса, до верхней границы области
ПМД.
Доклады и публикации; основные результаты диссэртации докладывадись на: V Всесоюзной конференции по полупроводниковым гетероструктурам, Калуга, 1990 г.; Советско-Американском Симпозиуме по полупроводниковым лазерам, Ленинград, 1991 г.; V Конференции по Интегральной оптике и оптоэлектронике (SIOE'92), Кардифф, Ввликобритании, 1992 г., и опубликованы в 10 работах,
Структура и объёц диссертации; работа состоит из еведения, пяти глав (сведенных в две части). Заключения и Списка цитированной литературы из 102 работ, включает 37 рисунков. Всего 136 стр.
текста.