Іванов П. С. Вплив модового складу на робочі характеристики напівпровідникових лазерів з вертикальним резонатором

Об’єкт досліджень: напівпровідникові інжекційні лазери (НПЛ) з вертикальним резонатором, оксидним вікном та квантоворозмірною активною ділянкою. Мета: теоретичний опис впливу модового складу випромінювання на статичні та динамічні характеристики інжекційних НПЛ з вертикальним резонатором та оксидним вікном, а також дослідження можливості застосування двомірного фотонного кристала (ФК) з просторовим дефектом для одержання одномодової генерації лазерів цього типу. Методи: відомі методи теоретичної фізики та математичне моделювання процесів із застосуванням сучасної електронно-обчислювальної техніки. Використано представлення ФК у вигляді середовища з ефективним значенням показника заломлення двомірного ФК. Результати, новизна: Модифіковано деталізовану дифузійно–динамічну модель за рахунок введення аналізу в термінах концентрацій, що поліпшило збігання чисельних методів і скоротило час розрахунку. З використанням даної моделі досліджено модуляційні характеристики НПЛ з вертикальним резонатором в одно – ібагатомодових умовах і показано, що одномодовий лазер має більш широку смугу модуляції, а створення одномодових умов відомими методами виражається в зменшенні потужності випромінювання. Розглянуто два типи просторових дефектів у двомірному ФК, утворених пропуском одного чи декількох отворів, та доведено що дефект першого типу найбільш ефективний при його використанні для утворення одномодових умов в таких лазерах. Запропоновано і використано методику, яка дозволила знайти умови розмежування одно- і багатомодових умов в досліджуваних лазерах. Розроблено комплекс рішень і рекомендацій щодо утворення одномодових умов у НПЛ з вертикальним резонатором та у хвилеводних каналах, утворених просторовим дефектом у двомірному ФК. Експериментальні результати підтвердили коректність розробленої теоретичної моделі. Отримані результати були використані при розробці НПЛ з вертикальним резонатором, оксидним вікном та двомірним ФК, а також можуть бути застосовані при проектуванні одномодових НПЛ з вертикальним резонатором і поясненні явищ, які спостерігаються при практичному дослідженні таких лазерів. Галузь використання: оптика, лазерна фізика.