Направления исследований

РАЗРАБОТКА ИНЖЕКЦИОННЫХ ГЕТЕРОЛАЗЕРОВ ДЛЯ ВИДИМОЙ И БЛИЖНЕЙ ИК ОБЛАСТЕЙ СПЕКТРА
С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Изучение физических процессов, происходящих в активной области полупроводниковых лазеров, и моделирование излучательных характеристик квантоворазмерных гетеролазеров; создание программного продукта для расчетов:

• распределения интенсивности поля внутри резонатора лазера
• распределения интенсивности в дальней зоне излучения лазера
• ватт-амперной характеристики лазера
• зависимости материального усиления и показателя преломления активной области от концентрации инжектированных носителей
• фазовых шумов и флуктуаций интенсивности излучения лазера
• интенсивности автопульсаций излучения лазеров с гребневым волноводом

Инженерия волноводной структуры резонатора лазера и моделирование излучательных характеристик новых типов гетеролазеров с квантоворазмерной активной областью:

• высокомощные и высокояркостные гетеролазеры с гребневым волноводом
• лазеры с уменьшенной расходимостью оптического пучка, в том числе лазеры, работающие на вытекающих модах
• α-DFB - лазеры

Экспериментальное измерение материальных параметров квантоворазмерных гетеролазеров:

• спектрального контура усиления
• дифференциального усиления
• коэффициента амплитудно-фазовой связи (α-фактора)
• оптических потерь

   Моделирование излучательных характеристик гетеролазера может быть произведено путем решения электромагнитной задачи распространения и усиления волны в разрабатываемом дизайне гетеролазера.
   Для решения этой электромагнитной задачи необходимо знать геометрические параметры структуры (толщины и ширины слоев, длину резонатора) и ее материальные параметры, а именно комплексные значения диэлектрической проницаемости ε слоев структуры (показателя преломления, коэффициента усиления/поглощения).
   Для пассивных слоев структуры эти данные в большинстве случаев могут быть взяты из литературы. Их значения для конкретной структуры слабо зависят от рабочего режима лазера.
   В противоположность этому материальные параметры активных слоев гетеролазера сильно зависят от его рабочей точки, и данная зависимость не является универсальной. Таким образом в большинстве случаев они не могут быть взяты из литературы. Теоретические же расчеты этих параметров для активных областей лазеров в разных рабочих режимах не обеспечивают необходимой точности.
   Все вышесказанное приводит к тому, что наиболее надежный путь при разработке нового дизайна лазера состоит в проведении сопутствующих экспериментальных измерений перечисленных материальных параметров. 

Характеризация разрабатываемых гетеролазеров:

• измерения ватт-амперной характеристики, распределений интенсивности в ближней и дальней зонах излучения
• измерение М²-фактора (характеризующего яркость излучения)
• измерение когерентности, спектральной ширины излучения
• исследование высокояркостных лазеров, включая двумерные лазерные массивы
• исследование катастрофической оптической деградации зеркал мощных лазеров

Цель экспериментальных измерений:

- проверка и сравнение результатов моделирования
  структуры резонатора разрабатываемых лазеров с
  реальными параметрами изготовленных образцов

- выработка рекомендаций по корректировке
  параметров разрабатываемых лазеров и, возможно,
  корректировке процесса моделирования