Дифракционная Селекция Мод В Гетеролазерах С Планарными Брэгговскими Структурами

Abstract

Within the coupled waves method complemented by quasi-optical approach, we investigate a possibility of diffraction mode selection with respect to the transverse mode index in lasers with planar Bragg resonators. Allowable values of the Fresnel parameter are determined which provide for establishment of stationary single-mode oscillation regime with narrow angle spectrum due to diffraction losses from the edges of the Bragg structure. We show that at larger values of the Fresnel parameter, oscillation stability can be improved by shifting the operating transition frequency to the eigenfrequency of the highest-Q longitudinal mode of the Bragg resonator.

Динамика Широкоапертурных Гетеролазеров Со Сбоем Фазы Гофрировки Брэгговской Структуры

“…В рамках пространственно-временного подхода [12,13] исследуем связь и взаимное рассеяние встречных волновых потоков в периодической структуре с учетом поперечной дифракции излучения. Брэгговская структура (рис.…”

“…В качестве несущей частоты в (2) удобно выбрать брэгговскую частоту ω b , которая находится из условия брэгговского резонанса: 2h(ω b ) = h. Здесь h(ω) -зависимость продольного волнового числа от частоты, которое находится из известных дисперсионных уравнений для собственных ТЕ-или ТМ-мод в регулярных диэлектрических волноводах [1,14]. С учетом поперечной дифракции связь и взаимное рассеяние парциальных волн на периодической решетке описывается уравнениями параболического типа с правой частью, определяемой активной средой [12,13]:…”

“…По поперечной координате на некотором удалении от активной зоны и брэгговской структуры при X = ±L b /2, где L b > L a ≥ L x , используются излучательные граничные условия [11,12], которые соответствуют свободному дифракционному расплыванию парциальных волновых пучков через указанные границы. Для описания динамики двухуровневой активной среды в предположении однородного уширения спектральной линии используются уравнения Блоха [12,13,[15][16][17][18][19], учитывающие динамику как встречных волн поляризации (10) так и инверсии населенностей уровней активной среды…”

“…Однако в случае широкоапертурных лазеров большой мощности с латеральными размерами, достигающими десятков или сотен длин волн (см., например, [7][8][9][10]), возникает проблема обеспечения селекции мод по поперечной координате, связанная с возбуждением мод с различными поперечными индексами. Как было показано в работах [11][12][13], дифракционные потери в планарных брэгговских структурах конечной ширины позволяют обеспечить селекцию мод по поперечному индексу при одновременном подавлении генерации продольных мод с частотой выше брэгговской, т. е. высокочастотных мод (ВЧ). Заметим также, что традиционно анализ динамики планарных РОС-лазеров проводился в предположении о том, что поперечные размеры периодической структуры совпадают с размерами активной среды [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12].…”

“…Как было показано в работах [11][12][13], дифракционные потери в планарных брэгговских структурах конечной ширины позволяют обеспечить селекцию мод по поперечному индексу при одновременном подавлении генерации продольных мод с частотой выше брэгговской, т. е. высокочастотных мод (ВЧ). Заметим также, что традиционно анализ динамики планарных РОС-лазеров проводился в предположении о том, что поперечные размеры периодической структуры совпадают с размерами активной среды [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]. Вместе с тем в работе [13] было показано, что уменьшение в несколько раз поперечных (латеральных) размеров гофрировки по отношению к размерам активной зоны позволяет сохранить одномодовый режим при большей накачке и тем самым существенно повысить мощность стационарной генерации.…”