Nonvanishing turn-on delay in quantum dot lasers

Abstract

A turn-on of a quantum dot semiconductor laser is analyzed in detail both theoretically and experimentally. We show that quantum dot lasers have a nonlinear damping rate which strongly affects laser turn-on dynamics due to the non-instantaneous capture of carriers to a dot. It results in nonvanishing turn-on delay even at very high pumping in good agreement with experiment.

Получение Ультракоротких Мощных Оптических Импульсов От Полупроводниковых Лазеров За Счет Управления Параметрами Токовой Накачки

“…Поэтому получение от таких лазеров мощных импульсов пикосекундной длительности по-прежнему является актуальной задачей. В то же время получение от полупроводниковых лазеров мощных пикосекундных импульсов требует применения импульсного режима накачки, что приводит к влиянию на их Ватт-амперную характеристику сложных динамических эффектов, таких как нетемпературное насыщение усиления [6], задержка включения лазера как с основного, так и с возбуждeн-ного квантового состояния [7,8], срыв генерации [9,10], переключение генерации с основного на возбужденное состояние в процессе развития импульса [11] и др.Настоящая работа посвящена экспериментальному ис-следованию характеристик выходного оптического из-лучения, в частности, обострению выходных импульсов промышленных полупроводниковых лазеров при накач-ке мощными токовыми импульсами наносекундной и субнаносекундной длительности с частотой повторения 1−10 kHz с целью получения от них мощных оптических импульсов пикосекундной длительности. Для формиро-вания импульсов тока использовался генератор на ос-нове мощных быстродействующих полупроводниковых ключей, подробное описание которых приведено в рабо-те [12], а применение для накачки полупроводниковых лазеров представлено в [13].…”

“…Поэтому получение от таких лазеров мощных импульсов пикосекундной длительности по-прежнему является актуальной задачей. В то же время получение от полупроводниковых лазеров мощных пикосекундных импульсов требует применения импульсного режима накачки, что приводит к влиянию на их Ватт-амперную характеристику сложных динамических эффектов, таких как нетемпературное насыщение усиления [6], задержка включения лазера как с основного, так и с возбуждeн-ного квантового состояния [7,8], срыв генерации [9,10], переключение генерации с основного на возбужденное состояние в процессе развития импульса [11] и др.…”

Slow passage through thresholds in quantum dot lasers

“…The laser turn-on time depends on the rate of change of the pump as it has been theoretically predicted [9,10] and experimentally con…rmed [11]. The impact of the nonlinear and non-instantaneous capturing of the carriers into a dot on the laser turn-on dynamics has recently been investigated for QD lasers operating at the GS transition [13][14][15]. But the turn-on e¤ects for QD lasers exhibiting both the GS and ES transitions remain currently unexplored.…”

“…We concentrate on the time di¤erence between the rise-up of the GS output power and that of the ES as measured by the photodetector. Further details of the experimental technique can be found in [14].…”

Dropout dynamics in pulsed quantum dot lasers due to mode jumping

“…24 The turn-on dynamics has recently been investigated in detail. 25,26 but a slow increase of the pump current is a different process. We note that the lasing modes do not emerge simultaneously, but sequentially appear as the pump current increases.…”