Nonlinear optical effects during femtosecond superradiant emission generation in semiconductor laser structures

Abstract

This paper presents theoretical and experimental studies of ultrabright internal second harmonic during femtosecond superradiant emission generation in multiple sections GaAs/AlGaAs laser structures at room temperature. Experimentally measured conversion efficiencies are by 1-2 orders of magnitude greater than expected. To explain this fact, a model based on one-dimensional nonlinear Maxwell curl equations without taking into consideration the slowly-varying envelope approximation has been developed. It has been demonstrated that strong transient periodic modulation of e-h density and refraction index dramatically affects the process of superradiance in semiconductor media and can explain the ultrastrong internal second harmonic generation.

Wigner function and photon number distribution of a superradiant state in semiconductor heterostructures

“…In general, they have two gain and one saturable absorber sections of different geometries with different gain/absorber ratios and total cavity lengths between 90 and 250 microns. The devices under test are described in detail in our previous publications [16][17][18]. The varied composition of the GaAs/AlGaAs heterostructures results in a broad range of operating wavelengths in the range of 810 to 890 nm.…”

“…SR emission has been generated from many types of media, including quantum dots at cryogenic temperatures [14]. We have previously reported the observation of the SR phase transition in 2D and 3D semiconductor laser devices with different material compositions at room temperature [15][16][17][18]. The observed SR emission exhibited a number of remarkable features, including stronger coherence than lasing, superluminal propagation and ultrabright internal second-harmonic generation.…”

"Брэгговская" решетка заселенности электронов, наводимая в гетероструктуре Al-=SUB=-x-=/SUB=-Ga-=SUB=-1-x-=/SUB=-As-GaAs-Al-=SUB=-x-=/SUB=-Ga-=SUB=-1-x-=/SUB=-As ее собственным стимулированным пикосекундным излучением

“…В статье [9] наблюдали модуляцию спектра мощного излучения (квалифицированного авторами работы как сверхизлучение) полупроводникового лазера. Авторы этой работы объясняли модуляцию, как и еще ряд обнаруженных ими эффектов [10], образованием решетки заселенности в активной среде лазера. В статьях [9,10] приводятся ссылки на работы других авторов, касающиеся этого же предмета.…”

“…Авторы этой работы объясняли модуляцию, как и еще ряд обнаруженных ими эффектов [10], образованием решетки заселенности в активной среде лазера. В статьях [9,10] приводятся ссылки на работы других авторов, касающиеся этого же предмета.…”