Повышение Мощности И Улучшение Направленности Излучения Широкоапертурных Гетеролазеров При Оптимизации Размеров Брэгговской Решетки

Abstract

We investigate the dynamics of heterolasers with finite-length planar Bragg structures. Based on the analysis of the dispersion equation describing the eigenwaves propagation in a Bragg structure, we present a physical interpretation of selection of modes with frequencies higher than the stopband. We demonstrate the improvement of stability by using the Bragg structures with transverse dimensions lower than the width of the active area of DFB heterolasers. As a result, the single-mode oscillation regime is sustained over a wider range of pump levels, and, correspondingly, of the output radiation power.

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].…”

“…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.…”