Способ генерации импульсов излучения в полупроводниковом лазере

 

Изобретение относится к области лазерной физики и может быть использовано в системах оптической обработки информации и метрологии. Цель изобретения - уменьшение длительности излучаемых импульсов и увеличение частоты их следования. Цель достигается тем, что потенциалы, прикладываемые к усиливающей и поглощающей частям активного слоя внутри оптического резонатора таковы, что напряженность E электрического поля, создаваемого ими вдоль оси резонатора между усиливающей и поглощающей частями удовлетворяет соотношению EΛ/μ @ , где L - расстояние между усиливающей частью и удаленной от нее границей поглощающей части, μ и &Tgr; - подвижность и спонтанное время жизни носителей в активном слое.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (l l) (я)5 Н 01 S 3/18 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф«

° ««

1«

ЪФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4102617,31 — 25 (22) 11.06.86 (46) 15.12.90. Бюл. М 46 (71) Физический институт им. П.Н.Лебедева (72) П.П.Васильев и И.С.Голдобин (53) 621.375.8(088.8) (56) Ривлин Л.А. Динамика излучения полупроводниковых квантовых генераторов. М.:

Советское Радио, 1976, с,58.

Патент США М 4563765, кл. Н 01 S 3/19, 1986. (54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ

ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ

ЛАЗЕРЕ (57) Изобретение относится к лазерной физике и может быть использовано в системах

Изобретение относится к лазерной физике и может быть использовано в системах оптической обработки информации и метрологии.

Цель изобретения — уменьшение длительности излучаемых импульсов и увеличение частоты их следования.

На чертеже изображена схема инжекционного лазера, при помощи которого осуществляют предлагаемый способ.

Инжекционный лазер состоит из слоев 1 и 2 гетероструктуры с активным слоем 3. Две усиливающие части расположены между инжектирующими электродами 4 и 5 и общим электродом 6, поглощающая часть 7 расположена между электродом 8 и электродом 6, электрод 8 присоединен к источнику 9 напряжения от (-1) до (-20)В. оптической обработки информации и метрологии. Цель изобретения — уменьшение длительности излучаемых импульсов и увеличение частоты их следования. Цель достигается тем, что потенциалы, прикладываемые к усиливающей и поглощающей частям активного слоя внутри оптического резонатора, таковы, что напряженность Е электрического поля, создаваемого ими вдоль оси резонатора между усиливающей и поглощающей частями удовлетворяет соотношению Е > t/рг, где I — расстояние между усиливающей частью и удаленной от нее границей поглощающей части,,и и г— подвижность и спонтанное время жизни носителей в активном слое.

Помещение поглощающей части между двумя усиливающими позволяет увеличить в два раза эффективность оттока возбужденных частиц иэ поглотителя в усилитель.

Экспериментально созданы несколько инжекционных лазеров на базе двойной гетероструктуры AIGaAs — GaAs (длина волны . генерации 0,83 мкм). Активная область была р-типа, поэтому электрическое поле, необ. ходимое для осуществления способа, было ! направлено от усиливающей части к поглощающей (в случае активной области и-типа должно быть направлено наоборот, т.е. из поглощающей части в усиливающую). Ширина поглощающей области равна 40 мкм, зазор d между поглощающей и усиливающими частями равен 30 мкм, электрическое сопротивление утечки — 510 Ом. В усиливающие части (между электродами 4 и 5 и

1614056 лупроводниковых лазерах обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества: сокращение длител ьности. им пул ьсов в десятки раз без усложнения конструкции лазера и применения внешних оптических компонентов; увеличение частоты следования импульсов до нескольких десятков ГТц; получение одиночных импульсов с длительностью в несколько пикосекунд.

Составитель О,Куренная

Техред М.Моргентал . Корректор О.Кравцова

Редактор А,Ревин

Заказ 3895 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 электродом 6) подают импульсы тока величиной 2А, к поглощающей части (между электродами 8 и 6) прикладывают постоянное отрицательное напряжение U от 1 В . до 20 В. При данных величинах. напряжения 5 и геометрических размерах инжекционного лазера напряженность продольного электрического поля составляет

Е = =1 10 — 1 10 8/см.

О, з 4 о 10

Пороговая напряженность поля, равная

I ,йТ, где (— расстояние между центРом поглощающей части и ближайшей к ней границей усиливающей части; р и t —.по- 15 вижность и спонтанное время жизни носиелей в активном слое соответственно.

Инжекционный лазер работает следуюим образом.

При подаче импульсов тока в усиливаю- 20 ие части с амплитудой выше порога генеации и одновременном отрицательном мещении поглощающей области на грани-.

4ах между областями возникает продольное электрическое поле с указанной 25 напряженностью. При этом лазер генерирует ультракороткие импульсы излучения длительностью от.4 до 10 пc частотой овторения от 18,5 ГЦц и ниже (вплоть до

° ° ° о иночных). Частота повторения импульсов 30 г нерации при изменении уровня накачки еняется дискретно. При подаче запираю-. его напряжения более 20В в лазерной с руктуре происходит электрический проб и и катастрофическая деградация. 35

Таким образом, использование предлагаемого способа генерации импульсов в поФормула изобретения

Способ генерации импульсов излучения в полупроводниковом лазере путем приложения различных потенциалов к усиливающей и поглощающей частям активного слоя, расположенным внутри оптического резонатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения длительности импульсов и увеличения частоты их следования, прикладывают потенциалы такими, что напряженность Е электрического поля, создаваемого ими вдоль оси резонатора между усиливающей и поглощающей частями, удовлетворяет соотношению

Е>t/èг где I — расстояние между усиливающей частью и удаленной от нее границей поглощающей части; ,и и т — подвижность и спонтанное время жизни носителей в активном слое, соответственно.