Лазер с распределенной обратной связь

Рассмотрим периодический диэлектрический волновод, в котором периодичность создается за счет гофрирования одной из поверхностей раздела, как показано на рис. 11.6. Такие периодические волноводы используются в качестве оптических фильтров [8], а также в лазерах с распределенной обратной связью [9—11]. Ниже мы обсудим оба этих применения. [c.463]

ЛАЗЕРЫ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ [c.474]

Из выражений (11.6.17) следует, что как коэффициент отражения В(0)/А (0), так и коэффициент прохождения А L)/A (0) при этом обращаются в бесконечность. Устройство действует как генератор, поскольку оно обеспечивает ненулевые значения полей В(0) и Л (L) на выходе при нулевом поле на входе [Л(0) = 0]. Следовательно, условие (11.6.20) представляет собой условие генерации для лазера с распределенной обратной связью [9]. В случае g = О из выражений (11.4.16) или (11.4.20) следует, что А Ь)/А <У) < 1 и 1В(0)М(0)1 < 1, т. е. мы имеем пассивное устройство без общего усиления. [c.477]

Увеличение порогового усиления с возрастанием модового индекса т, предсказываемое выражением (11.6.33) и кривыми на рис. 11.10 и 11.11, проявляется в лазере с распределенной обратной связью как высокая степень дискриминации мод. Этот факт иллюстрируется также спектром генерации, приведенным на рис. 11.13, на котором отчетливо видна отдельная т = 0) мода. [c.481]

Это означает, что исчезающе малое значение входного сигнала приводит к конечным значениям выходных амплитуд A L) и Лз(0). Устройство, которое генерирует излучение в отсутствие сигнала на входе, называется генератором. Таким образом, мы теоретически установили возможность генерации в резонаторах без зеркал, что напоминает нам генерацию в лазерах с распределенной обратной связью, описанных в гл. 11. Аналогия с лазером с распределенной обратной связью является совершенно четкой. В этом лазере взаимодействие между прямой и обратной волнами осуществляется благодаря пространственному периодическому возмущению среды с периодом, равным половине некоторого нечетного числа [c.601]

Рис. 3.26. Периодические волноводы для лазеров с распределенной обратной связью. а VI б — периодическое изменение толщины верхнего диэлектрического слоя виг — периодические изменения толщины пленки. (Из работы [39а] 1974 ШЕЕ)

Во второй главе анализируется роль резонатора в формировании поля излучения лазера, излагаются основы теории открытых резонаторов. Используются геометрооптическое приближение, итерационный метод Фокса—Ли, модель гауссовых пучков, закон АВСО. Учитываются апертуры зеркал, наличие внутри резонатора линзы или диафрагмы, разъюстировка элементов в резонаторе. Рассматриваются резонаторы различной геометрии — как устойчивые, так и неустойчивые. В случае активных резонаторов обсуждаются эффекты тепловой линзы, затягивания частот и выгорания дыр . Уделяется внимание вопросам селекции продольных мод, а также физике волноводных резонаторов и пленочных лазеров с распределенной обратной связью. [c.5]

Особое место занимают волноводные резонаторы и пленочные лазеры с распределенной обратной связью (см. 2.14 и 2.15). [c.109]

В данном параграфе будут рассмотрены лишь некоторые вопросы распространения света в тонкопленочном волноводе, ввода излучения в пленку, а также пленочные лазеры с распределенной обратной связью. [c.245]

Совершенствование методов перестройки частоты генерации надолго останется актуальной задачей квантовой электроники. В последнее время для этой цели стало использоваться вынужденное комбинационное рассеяние света. Большими преимуществами обладают лазеры на красителях с распределенной обратной связью. Так называются системы, в которых нет зеркал, а роль резонатора выполняют интерференционные сгущения и разрежения, создаваемые в активном веществе двумя внешними лазерными потоками. Меняя угол между ними, легко изменять частоту генерируемого излучения. Такие системы могут иметь миниатюрные размеры и найти широкое применение в интегральной оптике. [c.124]

Принцип распределенной обратной связи можно пояснить с помощью рис. 2.26. Пучок когерентного света лазера накачки [c.98]

В связи с многочисленными приложениями лазеров очень желательно, конечно, было бы иметь лазеры с очень короткими длинами волн. Лазеры рентгеновского и гамма-диапазонов пока еще не созданы. Возможными активными средами могли бы быть возбужденные ядра атомов, которые могут испускать гамма-лучи. Для решения проблемы резонатора предложен принцип распределенной обратной связи. Поскольку в пороговое условие генерации (2.3) входит величина реализация таких лазеров, по-видимому, будет очень трудной задачей. [c.63]

Таким образом, вместо отражения световых волн от зеркал резонатора, помещаемых вблизи торцов активного элемента (или на самих торцах), можно использовать эффект брэгговского отражения световых волн на периодической структуре внутри активного элемента по всей длине. В результате возникает высокоселективная по длине волны обратная связь — так называемая распределенная обратная связь (сокращенно РОС). РОС-лазер генерирует излучение с длинами волн значения которых удовлетворяют условию (2.15.27) и находятся в пределах ширины линии усиления. [c.256]

При распространении электромагнитного излучения в периодических средах возникает много интересных и потенциально полезных явлений. К ним относятся дифракция рентгеновского излучения в кристаллах, дифракция света на периодических изменениях механических напряжений, возникающих при прохождении звуковой волны, и запрещенная зона для света в слоистых периодических средах. Эти явления используются во многих оптических устройствах, таких, как дифракционные решетки, голограммы, лазеры на свободных электронах, лазеры с распределенной обратной связью, лазеры с распределенным брэгговским отражением, брэгговские отражатели с высокой отражательной способностью, акустооптические фильтры, светофильтры Шольца и т. д. В данной главе мы рассмотрим некоторые общие свойства электромагнитного излучения в периодических средах и общую теорию его распространения в слоистой периодической среде. Эта теория имеет весьма близкую формальную аналогию с квантовой теорией электронов в кристаллах и поэтому позволяет использовать понятия блоховских волн, запрещенных зон, затухающих и поверхностных волн. Наконец, мы обсудим применение этой теории для решения ряда хорошо известных задач, таких, как расчет коэффициента отражения от брэгговского зеркала, коэффициентов пропускания фильтра Шольца и оптических поверхностных волн. Кроме того, мы обсудим двойное лучепреломление за счет формы и его применение в дихроичных поляризаторах. Периодические структуры играют также важную роль в интегральной оптике, рассмотрение которой мы отложим до гл. 11. [c.169]

Затем мы сформулируем теорию связанных мод и применим ее для описания распространения излучения в волноводах, когда на распределение мощностей мод оказывают влияние различные возмущения. Этот формализм применяется также при исследовании большого числа имеющих важное практические значение устройств, таких, как 1) периодические (гофрированные) оптические волноводы и фильтры, 2) лазеры с распределенной обратной связью и 3) элек-трооптические смесители и направленные ответвители. В заключение мы подробно рассмотрим характеристики распространения волн в волноводах с металлическим покрытием, в волноводах на брэгговском отражении и в волноводах с вытекающими модами. [c.438]

РИС. 11.13. Спектр генерации лазера с распределенной обратной связью на основе двойного гетероструктурного диода aAs — aAlAs. Здесь т — модовый индекс. (Из работы [11).] [c.482]

В этом эксперименте стробирующие импульсы накачки были довольно длинными (примерно 300 пс). В другом эксперименте [17] 30-пикосекундные сигнальные импульсы с частотой следования 1,97 ГГЦ (полученные при использовании полупроводникового лазера с распределенной обратной связью и модуляцией усиления, работающего в области 1,3 мкм) демультиплексировались при использовании 85-пикосекундных импульсов накачки от Nd YAG-лазера с синхронизацией мод. [c.183]

Привлекательным свойством волоконных ВКР-усилителей является широкая полоса усиления (> 5 ТГц). Они могут использоваться для усиления одновременно нескольких каналов в многоканальной системе оптической связи. Это было продемонстрировано в эксперименте [74], где сигналы от трех полупроводниковых лазеров с распределенной обратной связью в диапазоне 1,57-1,58 мкм одновременно усиливались в поле накачки с длиной волны 1,47 мкм. В этом эксперименте излучение накачки было получено от многомодового полупроводникового лазера, что делает данную схему практически применимой для систем оптической связи. При мощности накачки всего 60 мВт было получено усиление 5 дБ. Теоретический анализ двухканального комбинационного усиления показывает, что в общем случае существует взаимодействие между каналами [75]. Широкая полоса усиления волоконных ВКР-усилителей делает их пригодными для усиления коротких оптических импульсов. Усовершенствованию систем оптической связи с помощью комбинационного усиления уделено значительное внимание [76-81]. Наиболее многообещающим кажется использование комбинационного усиления для передачи сверхкоротких солитоноподобных импульсов по световодам длиной несколько тысяч километров [78, 80] (см. разд. 5.4). В эксперименте [79] импульсы длительностью 10 пс на длине волны 1,56 мкм усиливались при накачке непрерывным лазером на центрах окраски с длиной волны 1,46 мкм. Усиление таких коротких импульсов возможно только благодаря широкой полосе ВКР. Недавно в такой схеме было продемонстрировано прохождение солитонов длительностью 55 пс по световоду эффективной длиной 4000 км [81]. [c.232]

В 10 показано, что обратная связь для излучения может быть получена за счет периодического изменения показателя преломления внутри оптического резонатора, а не только путем скалывания или полировки зеркал диода. Структуры, использующие этот метод получения обратной связи, называются лазерами с распределенной обратной связью (РОС) или с распределенным брэгговским отражателем (РБО) и могут быть использованы как лазерные источники в интегральной оптике. Показано, что передача энергии между встречными волнами происходит тогда, когда периодичность изменения показателя преломления удовлетворяет известным условиям Брэгга, связывающим период изменения с длиной волны излучения. Коэффициент связи определяет количество передаваемой энергии. Его численные значения приводятся для GaAs—АиОа1 А5-лазера с РОС. [c.35]

Структура с раздельным ограничением была использована в качестве волновода в лазерах с распределенной обратной связью путем создания в ней гофра на границе раздела между слоями i и 5 на рис. 2.9.1. Эта структура используется потому, что при комнатной температуре создание гофра на границе активного слоя ведет к чрезмерно сильной безызлучательиой рекомбинации. Распределенная обратная связь в гетеролазерах обсуждается в следующем параграфе. Использование ДГС — РО в приборах полезно также с точки зрения достижения низкой плотности порогового тока и малой расходимости луча при больших мощностях излучения. Эти свойства симметричных и асимметричных ДГС — РО-лазеров обсуждаются в 5 гл. 7, [c.107]

СВЯЗЬ, необходимая для генерации лазерного излучения. Обратная связь может быть также получена посредством периодического изменения показателя преломления внутри оптического волновода, которое обычно создается гофрированием границы раздела между двумя диэлектрическими слоями. Лазеры, в которых обратная связь образуется за счет такой гофрированной структуры, называются лазерами с распределенной обратной связью (РОС) нли с распределенным брэгговским отражателем (РБО). Эти гетеролазеры могут с успехом применяться в интегральной оптике в качестве источников излучения. Основные принципы их работы и конструирования были установлены еще до того, как техдология выращивания гетероструктур была развита до такого высокого уровня, который необходим для практического создания этих приборов [79—81]. В первом лазере с РОС использовался краситель в матрице желатина на стеклянной подложке [79]. После большой предварительной работы, проведенной при низких температурах, в 1975 г. была получена генерация лазерного излучения в гетеролазерах с РОС [82, 83] и РБО [84] при комнатной температуре. [c.112]

В качестве резонаторов полупроводниковых лазеров обычно используют плоские резонаторы, образуемые параллельными гранями кристалла. Для получения более эффективной спектральной селекции применяются внешние резонаторы с соответствующими селектирующи.ми элементами, а также резонаторы с распределенной обратной связью (РОС). В РОС-лазерах периодические возмущения, определяющие спектральную селекцию, вносятся по всей длине активной среды. Коэффициент отражения, обеспечиваемый периодической структурой, оказывается достаточным для возникновения генерации без дополнительных зеркал. Периодическое возмущение, внесенное лишь на конце активного слоя, воспроизводит эффект зеркала и носит название распределенного брэгговского рефлектора. [c.946]

Рис. 2.26. Устройство лазера на красителе с распределенной обратной связью (DFDL).

Уолпол И др. [160—162] создали методом ЭМП целый ряд гетероструктур на основе РЬТе — Pbi- Sn Te. Описание ДГС-лазеров этого типа дано в 7 гл. 5. Развитием этих работ явилось создание ДГС-лазеров на основе РЬТе—Pbi- Sn Te с распределенной обратной связью [162]. [c.168]

Мезаполосковые лазеры 245, 246 -- с распределенной обратной связью 303—305 Менисковые линии при ЖФЭ 154 Модуляция излучения полосковых лазеров 301—303 [c.360]

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ (РОС) -обратная связь в нек-рых типах лазеров, в к-рых оптич. резонатор образуется благодаря пространственной не-риодической неоднородности активной среды (вместо зеркал). Обычно РОС создаётся с помощью периодич, модуляции показателя преломления (или коаф. усиления) либо периодического пространственного изменения сечения оптич. волновода (в тонкоплёночных лазерах). Период пространственной неоднородности d в РОС-лазерах сравннм с длиной волны генерируемого излучения Xj, и удовлетворяет Брэгга — Вульфа условию". [c.254]

Рис. 3.27. Схематическое представление полоскового гетероструктурного лазера с двухсторонней распределенной обратной связью на брэгговских отражателях. (Из работы

Для полноты рассмотрения нельзя обойтись без того, чтобы не упомянуть о распределенной обратной связи, которая позволяет обойтись без зеркал резонатора. Для сужения спектра излучения инжекци-онных лазеров Когельник и Шанк [13] впервые предложили использовать брэгговское отражение двух волн, бегущих в противоположных направлениях через периодическую среду (см. рис. 3.27), что позволило совместить эти лазеры с интегрально-оптической технологией. [c.487]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...