63 динамика генерации излучения в лазерах с асимметричной

ДИНАМИКА ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛАЗЕРАХ
С АСИММЕТРИЧНОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРОЙ
В СИСТЕМЕ GAAS/INGAAS/INGAP
А. А. Афоненко1, В. М. Стецик1, В. Я. Алешкин2, В. И. Гавриленко2,
А. А. Дубинов2, С. В. Морозов2, Б. Н. Звонков3, С. М. Некоркин3
1
Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
Институт физики микроструктур РАН, Н. Новгород, Россия
3
НИФТИ Нижегородского госуниверситета, Н. Новгород, Россия
2
Проведено экспериментальное исследование спектральных и динамических характеристик лазерных гетероструктур в системе GaAs/InGaAs/
InGaP, в которых достигается генерация
излучения в двух спектральных диапазонах
[1, 2]. Активная область включала три
квантовые ямы, различающиеся шириной
запрещенной зоны: узкозонная квантовая
а
яма располагалась между широкозонными
квантовыми ямами. Толщина барьерных
слоев между квантовыми ямами составляла
около 250 нм. Длина лазерных диодов –
500 мкм, ширина – 100 мкм. Накачка полуб
проводниковых лазеров осуществлялась в
импульсном режиме при длительности импульсов 100–300 нс и частоте повторения
1–10 кГц. Регистрация усредненных во
времени спектров излучения и выделение
отдельных спектральных составляющих
в
оптических импульсов для последующей
регистрации временных зависимостей
мощности излучения в узких спектральных
диапазонах производились с помощью
КСВУ-23. Ширина полосы приемного
тракта (осциллограф и фотоприемник) составляла 200 МГц.
г
Экспериментально зарегистрированы реРис. 1. Осциллограммы мощности излучения лазера №10
жимы жесткого включения генерации, генерации незатухающих пульсаций и хаоти- при амплитуде импульсов тока
накачки 1.82 (а), 1.90 (б), 2.05
ческих пульсаций. Исследование лазерных
(в), 2.40 А (г). Развертка 5 мВ 
диодов показало, что при незначительном 20 нс (а, б), 10 мВ  20 нс (в, г)
63
превышении порога генерации на осциллограммах суммарной мощности
излучения наблюдается раздвоение сигнала, свидетельствующее о наличии жесткого включения генерации. Это, по-видимому, связано с неоднородным возбуждением активной области [3]. При дальнейшем увеличении тока накачки начинают генерироваться незатухающие пульсации
излучения, которые также характерны для структур с неоднородным
возбуждением [4]. При последующем увеличении тока накачки пульсации излучения приобретают хаотический характер. Возможно, переход
от квазирегулярных пульсаций к хаотическим связан с многомодовым
составом излучения исследуемых лазеров. При шумовом характере генерации радиочастотный спектр оптического сигнала содержит две и более резонансные полосы, положение которых изменяется при вариации
тока накачки.
Генерация излучения в двух
разнесенных спектральных полосах
(рис. 2) наблюдалась в нескольких
образцах и осуществлялась в режиме хаотических пульсаций. Выделяемые спектральные компоненты имели значительную шумовую
составляющую. В различных обРис. 2. Спектр излучения лазера № 10
разцах пороговый ток длинноволпри амплитудах тока накачки 1 – 3, 2 –
нового излучения мог быть как
4, 3 – 5, 5 – 6 А. Длительность импульбольше, так и меньше порогового
сов тока 200 нс, частота 5 кГц
тока коротковолнового излучения.
Соотношение мощностей длинноволновой и коротковолновой полос зависело как от амплитуды, так и от длительности импульсов тока накачки. Последнее связано с тем, что задержка излучения различных длин
волн после подачи импульса тока накачки неодинакова.
1. Алешкин В. Я., Звонков Б. Н., Звонков Н. Б., Некоркин С. М. Двухполосная генерация в полупроводниковом лазере с квантовыми ямами // Материалы Всероссийского совещания «Нанофотоника – 2001» Н. Новгород. C. 224–226.
2. Алешкин В. Я., Гавриленко В. И., Морозов С. В. и др. Двухчастотный лазер с
управлением мощности линий током накачки // Материалы Всероссийского совещания «Нанофотоника – 2003». Н. Новгород. Т. 2. C. 315–317.
3. Афоненко А. А., Кононенко В. К., Манак И. С. Бистабильный режим генерации в
квантоворазмерных лазерах // Письма ЖТФ. 1993. Т. 19, № 9. С. 35–39.
4. Афоненко А. А., Кононенко В. К., Манак И. С. Режим регулярных пульсаций в лазерах с двумя квантовыми ямами // Письма ЖТФ. 1994. Т. 20, № 2. С. 57–61.
64