Полупроводниковый кольцевой лазер и его применение в качестве датчика вращения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ



Акпаров Владимир Валерьевич

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ ДАТЧИКА ВРАЩЕНИЯ

Специальность: 01-04.21-лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2011

1 2 МАЙ 2011

4845237

Работа выполнена в ЗАО «Новая лазерная техника»

Научный руководитель: Доктор технических наук

Дураев Владимир Петрович

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

профессор

Митягин Александр Юрьевич (ИРЭ РАН)

Кандидат физико-математических наук Пятаков Александр Павлович (МГУ им. М.В. Ломоносова)

Ведущая организация: ОАО «Центральный научно-

исследовательский технологический институт «Техномаш» (Москва)

Защита состоится «25» мая 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.156.01 при Государственном

образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский физико-технический институт (государственный университет)» по адресу: 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, 9, ауд. 204НК

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского физико-технологического института (государственного университета)

Автореферат разослан «22» апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Батурин А.С.

Актуальность проблемы

Полупроводниковые лазеры представляют наиболее динамично развивающуюся часть физики и технологии полупроводников, а уровень фундаментальных и прикладных исследований в этой области определяет прогресс мировой оптоэлектронной промышленности.

За последние несколько десятилетий для решения многих практических задач были создан ряд конструкций полупроводниковых лазеров:

• Лазеры с резонатором Фабри-Перо (ФП)

• Лазеры с распределенной обратной связью (РОС)

• Лазеры с распределенными брэгговскими зеркалами (РБЗ)

• Лазеры с внешними гибридными зеркалами

• Лазеры с волоконно-брэгговской решеткой (ВБР)

• Лазеры с вертикальным резонатором (УСБЕЦ

• Полупроводниковый кольцевой лазер (ПКЛ)

Одним из важнейших измерительных приборов, определяющих уровень развития навигационной техники летательных аппаратов различного назначения, являются датчики вращения. От их совершенства зависит точность автономного полета. В настоящее время существуют как датчики вращения, основанные на микроэлектромеханических системах, так и не имеющие подвижных частей и потому чрезвычайно надежные волоконно-оптические гироскопы и гироскопы на газовых кольцевых лазерах, основанные на эффекте Саньяка [1]. Важной и до сих пор не нашедшей своего решения практической проблемой является создание датчика вращения на основе полупроводникового кольцевого лазера (ПКЛ). С созданием такого датчика вращения связывают возможность принципиального улучшения таких важных характеристик датчика вращения, как массогабаритные характеристики, стоимость и простота изготовления, а, возможно, и точность и чувствительность к другим, отличным от вращения, воздействиям. Для создания датчика вращения на основе кольцевого полупроводникового лазера необходимо

решить ряд фундаментальных и прикладных проблем, таких как уменьшение массогабаритных характеристик датчика, повышение его чувствительности, снижение влияния окружающей среды на работу датчика.

Таким образом, создание датчиков вращения на основе полупроводниковых кольцевых лазеров, их исследование и разработка технологии изготовления является актуальной задачей как с научной, так и с практической точек зрения.

Настоящая работа посвящена созданию датчика вращения на основе полупроводниковых лазеров с кольцевым резонатором и исследованию его характеристик.

Цель работы

Целью работы явилось исследование особенностей функционирования ПКЛ и исследование ПКЛ с кольцевым резонатором в качестве датчика вращения на основе эффекта Саньяка.

Для достижения поставленной цели решался следующий комплекс задач:

„...« Разработка физико-технологических основ создания полупроводникового кольцевого лазера.

• Расчет, конструирование и изготовление ПКЛ.

• Исследование факторов, влияющих на электрофизические параметры ПКЛ.

• Исследование основных электрофизических и оптических характеристик полупроводникового кольцевого лазера.

• Физико-математическое моделирование полупроводникового кольцевого лазера.

• Исследование основных характеристик работы полупроводникового лазера в режиме датчика вращения.

Научная новизна

1. Определены необходимые и достаточные условия работы полупроводниковых кольцевых лазеров в режиме датчика вращения.

2. Исследовано влияние длины кольцевого резонатора ПКЛ на чувствительность к вращению датчика на основе ПКЛ.

3. Создана адекватная математическая модель ПКЛ, описывающая режимы и динамику генерации ПКЛ.

4. Впервые получен режим синхронизации продольных мод ПКЛ путем модуляции тока накачки лазера.

Практическая значимость

1. Предложена и реализована конструкция полупроводникового кольцевого лазера и создана технология его изготовления.

2. Созданы и исследованы датчики вращения на базе полупроводникового кольцевого лазера с порогом чувствительности 1 град/с.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается

согласием теоретических оценок и экспериментальных результатов.

На защиту выносятся следующие положения:

• Использование волоконного резонатора на основе световода с сохранением

поляризации в ПКЛ обеспечивает более узкий (менее ОД нм) оптический спектр излучения и меньшую чувствительность к изменениям в окружающей среде по сравнению с резонатором из одномодового волокна без сохранения поляризации.

• Чувствительность к вращению зависит от спектральной ширины продольных мод кольцевого резонатора.

• При увеличении длины резонатора сужаются спектральные ширины линий биений продольных мод, и увеличивается порог чувствительности к вращению.

• Спектральная ширина линии биений значительно сужается при синхронизации продольных мод кольцевого лазера путем модуляции тока накачки.

Перспективы использования результатов работы

Созданные в процессе выполнения диссертационной работы ПНЯ и датчики

вращения на их основе найдут самое широкое применение в различных областях науки и техники, в том числе в навигационной аппаратуре, при исследованиях колебаний скорости вращений земли, в датчиках вращения быстровращающихся объектов.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских, международных конференциях и симпозиумах. В частности:

• 2005, Конференция «Ломоносов 2005», г. Москва

• 2006, Международный семинар "Физико-математическое моделирование систем", г. Воронеж

• 2007, Международный семинар "Физико-математическое моделирование систем", г. Воронеж

• 2010, 11-й Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике, г. Сочи.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11-ти научных работах, в том числе в 4-х тезисах, 7-ми публикациях в научных журналах из них в 6-ти публикациях в научных журналах из списка ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка

литературы. Работа содержит 144 страницы, включающих 1 таблицу и 59 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность разработки технологии

изготовления и исследований полупроводниковых кольцевых лазеров с волоконным резонатором, перспективных для создания датчиков вращения. Формулируется цель работы и задачи, решаемые для достижения поставленной цели, перечислены научные результаты, выносимые на защиту, показаны научная новизна исследования и его практическая ценность.

В первой главе представлен обзор имеющихся публикаций по современному состоянию и путям создания полупроводниковых кольцевых лазеров и их использованию в качестве датчиков вращения.

Рассматриваются теоретические основы эффекта Саньяка в лазерах, а также принципы работы датчиков вращения на основе этого эффекта.

ПКЛ являются перспективным направлением исследований. В частности создание датчика угловых скоростей на основе ПКЛ может дать существенный толчок в развитии инерциальной навигации. Такой датчик будет миниатюрным, иметь меньшую массу, а также больший временной ресурс работы по сравнению с имеющимися лазерными гироскопами на базе газовых кольцевых лазеров (ЛГ-ГКЛ). Датчик сможет найти свою нишу в области гироскопии даже при сравнительно невысоких уровнях чувствительности.

В этой главе рассмотрены отличия ПКЛ от лазеров с линейным резонатором, в частности рассмотрены такие лазеры, как лазеры с РБЗ и РОС-лазеры. Приведена конструкция ПКЛ и проведен обзор возможных применений ПКЛ.

Обзор работ в области исследования ПКЛ и создания датчика вращения на его основе показывает интерес научного сообщества к ПКЛ, а также показывает широкие перспективы его применения. ПКЛ могут быть использованы в оптических линиях связи, в составе различных устройств полностью оптической обработки информации, в навигационных системах, в составе лазерного гироскопа, в качестве задающего генератора в ВЧ и СВЧ генераторах, и во многих других устройствах.

На основании анализа имеющихся материалов показана необходимость решения проблемы создания полупроводниковых лазеров на основе 1пР с внешним кольцевым резонатором [2] на основе световода с сохранением поляризации с целью использования в качестве датчиков вращения. Определены конкретные проблемы и необходимые исследования для достижения поставленной цели.

Во второй главе рассматриваются основные требования к эпитаксиальным структурам, к активному элементу ПКЛ, способы их формирования. Представлены результаты конструирования и технологии изготовления ПКЛ на основе гетероэпитаксиальной структуры 1п6аА5Р/1пР с волоконно-оптическим резонатором.

Обоснована базовая конструкция активного элемента на основе зарощенной мезаполосковой конструкции и гребневидной мезаполоски [3]. Мезаполоска сформирована под углом 7 градусов к просветленным граням активного элемента (рис. 1). В зарощенной мезаполосковой конструкции осуществлено травление структуры за активную область и последующее заращивание в боковом направлении широкозонным материалом со встречно-включенным р-п переходом или изолирующим слоем 1пР, легированным Ре. В гребневидной мезаполоски осуществлен недотрав активной области на глубину 0,15 мкм с последующей изоляцией в боковом направлении пленкой 2п5е. Обе конструкции обеспечивают

Рис. 1. Схематическое изображение активного элемента ПКЛ.

малые размеры тела свечения (1...2 мкм), малые токи накачки, одномодовый режим генерации, линейность ватт-амперных характеристик, стабильное пространственное распределение поля, хороший теплоотвод, надежность и долговечность.

Рассмотрены процессы изготовления цилиндрических линз на торцах оптического волокна для согласования с активным элементом ПКЛ.

1 2 3

Рис. 2. Схема кольцевого лазера на основе полупроводникового оптического усилителя. 1 - металлокерамический корпус, 2 - активный элемент, 3 - микроохладитель, 4 -термистор, 5 - одномодовое волокно, 6 - микролинзы, 7 - кольцевой резонатор, 8 -волоконные выводы, 9-оптические коннекторы, 10-оптическая розетка.

Описаны разработанные принципы конструирования полупроводниковых кольцевых лазеров и технология сборки ПКЛ на базе одномодового световода с сохранением поляризации. Схема кольцевого лазера на основе полупроводникового оптического усилителя (ПОУ) приведена на рис. 2.

В третьей главе представлены результаты исследований основных характеристик ПКЛ, используемых в датчиках вращения.

Ватт-амперные характеристики ПК/1 на длину волны 1540 нм до замыкания и после замыкания кольца резонатора показаны на рис. За и рис. 36, соответственно. Мощность сверхлюминесцентного излучения, т.е. до замыкания кольца (режим усилителя бегущей волны), составляла 1,9 мВт при токе накачки 250 мА. В режиме замыкания кольца пороговый ток генерации ПКЛ составил 70 мА, в режиме генерации притоке накачки 140мА мощность излучения составила 12 мВт.

ток накачки. «А ток юкзч™, мА

Рис. 3. Ватт-амперные характеристики (ВтАХ) ПКЛ в разомкнутом (а) и замкнутом (б) состоянии.

Спектр сверхлюминесцентного излучения усилителя бегущей волны (до замыкания кольца) имел спектральную полуширину линии излучения 30 нм на длине волны 1536.4 нм (рис. 4а), в то время как спектр генерации ПКЛ (рис. 46) имел полуширину линии ОД нм на длине волны 1540,2 нм. Таким образом, наблюдается увеличение длины волны излучения с 1536.4 нм (в режиме сверхлюминесцентного излучения) до 1540.2 нм (в режиме генерации) и резкое сужение спектра в режиме генерации. Ток накачки при этом составлял 100 мА, как для ПОУ, так и для ПКЛ, а длина резонатора ПКЛ была также равна 3,5 м.

У

1486

1536 длина волны, нм

1586

1486

1536 длина волны, нм

1586

Рис. 4. Оптический спектр излучения ПОУ (а) и ПК/1 (б).

Видно, что широкий спектр ПОУ после замыкания волоконного кольца сузился. Его спектральная ширина составила менее 0,5 нм, что также говорит о переходе в режим лазерной генерации.

Из сравнения этих характеристик видно, что у ПК/1 появился порог генерации на уровне 70 мА, у ПОУ порог генерации отсутствует, т.к. ПОУ работает в режиме суперлюминесценции. Максимальная выходная мощность значительно возросла, что тоже говорит о наличии лазерного режима.

В этой главе также рассмотрено явление синхронизации продольных мод [4] кольцевого лазера путем модуляции тока накачки на частоте, равной частотному интервалу мод резонатора.

J(t) = J0(l+mcos(<Dt)), (1)

здесь - постоянная составляющая тока накачки, т - глубина модуляции тока, <у-частота модуляции.

Подавая ток, изменяющийся по закону (1) на ПОУ, можно устанавливать частоту модуляции равной межмодовому расстоянию, при этом спектральная ширина линии биений значительно сужается (с 5МГц до 3 кГц), а сами они многократно вырастают по амплитуде. Постоянная составляющая тока накачки была равна 1,1 порогового тока. На выходе ПКЛ наблюдались оптические импульсы с частотой повторения, равной частоте межмодового интервала, длительность импульсов была менее 4 не.

В четвертой главе представлены результаты изготовления и испытаний датчиков вращения на базе ПКЛ.

ФП

; Скользящие | контакты

Рис. 5. Схема экспериментальной установки для исследования гироскопических свойств

ПКЛ.

Схема экспериментальной установки для исследования эффекта Саньяка в ПКЛ приведена на рис. 5. В данной конфигурации в резонатор ПКЛ вставлена катушка оптического волокна. Сам ПКЛ помещён на вращающийся стол производства французской компании Actidyn. Стол позволяет производить вращение с угловыми скоростями в диапазоне 0-1000 град/сек. В проводимых исследованиях скорость вращения изменялась в интервале от 0 град/сек до 180 град/сек.

Изменение саньяковской частоты биений Af определялось по формуле (2) [5]:

Af=(2RO)/(nA), (2)

где R- радиус кольца, О - угловая скорость вращения стола, \ - длина волны, п -показатель преломления среды.

Рис. 6. Радиочастотный спектр, регистрируемого излучения с ПКЛ с катушкой длиной 800 метров в отсутствие вращения.

Рис. 7. Спектр биений частот встречных волн при вращении ПКЛ вне области захвата.

На рис. 7 приведен радиочастотный спектр биений частот встречных волн при вращении ПКЛ вне области захвата со скоростью ~ 20 град/с. Этот спектр содержит три частотные компоненты - центральную и две боковых. Центральная компонента точно соответствует частоте межмодовых биений двух соседних оптических мод при неподвижном ПКЛ, но при вращении ПКЛ каждая из этих двух оптических мод расщепляется на две оптические компоненты (назовем их «нижней» и «верхней») с расстоянием между ними, равном величине расщепления вследствие эффекта Саньяка. В этом случае центральная частота радиочастотного спектра остается на месте и равна разности оптических частот между «нижними» (или «верхними») частотами двух соседних оптических расщепленных мод.

Низкочастотная (левая) радиочастотная компонента на спектре рис. 7

соответствует разности частот «верхней» оптической компоненты более

низкочастотной оптической моды и «нижней» оптической компоненты более

высокочастотной оптической моды. Соответственно, высокочастотная (правая)

радиочастотная компонента на спектре рис. 7 соответствует разности частот

«нижней» оптической компоненты более низкочастотной оптической моды и

«верхней» оптической компоненты более высокочастотной оптической моды.

Расстояние между соседними компонентами радиочастотного спектра точно равно

14

саньяковской частоте биений, пропорциональной угловой скорости вращения. При изучении радиочастотного спектра не было обнаружено линии биений на частоте М. Это может быть связано с несовершенством измерительного тракта.

На рис. 8 приведена зависимость величины расщепления частот встречных волн от скорости вращения ПКЛ вследствие эффекта Саньяка.

160 140 120 100

* 80 60

40 200 ■

у*

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 О, град/с

Рис. 8. Зависимость величины расщепления частот встречных волн от угловой скорости вращения ПКЛ.

Характерный загиб характеристики в диапазоне 10-15 град/с говорит в пользу того, что на рис. 8 мы наблюдаем эффект захвата частот встречных волн при угловой скорости менее 10 град/с.

Были проведены исследования спектральной ширины линии биений Саньяка при различных длинах резонатора.

100

длина резонатора, м

1000

Рис. 9. Зависимость спектральной ширины линии биений Саньяка от длины резонатора.

Эта зависимость носит такой же характер, как и зависимость спектральной ширины линии биений продольных мод от длины резонатора. Она хорошо

аппроксимируется формулой =

В пятой главе представлена математическая модель ПКЛ и результаты моделирования.

В основе построения математической модели ПКЛ были использованы волновые уравнения в приближении медленно меняющихся амплитуд [6]. Для учета дисперсии коэффициента усиления дополнительно решались уравнения для поляризации среды. Использование уравнений бегущих волн обосновано в связи с наличием «хорошего» волновода в кристалле ПОУ. Моделирование волоконного резонатора производилось с учётом того, что дисперсия в волокне длиной несколько метров мала и ей можно пренебречь. Поэтому волоконный резонатор рассматривался только как линия задержки. На стыках волокна и кристалла ПОУ введены граничные условия, которые учитывают отражение, пропускание и потери.

Уравнение бегущих волн для волны, распространяющейся в положительном направлении оси г записывается следующим образом:

(|-+V, |-)£Л=.0 = -п,РЕ.{:,0, (3)

5/ * 5г

где - групповая скорость волны, Е+ - компонента поля волны, распространяющейся в положительном направлении, 3 - постоянная распространения.

Аналогичным образом записывается уравнение для волны, распространяющейся в обратном направлении. Для поляризации среды используется одноосцилляторная модель, в которой кривая усиления активной среды описывается одной кривой Лоренца [7]. Данное описание хорошо подходит для исследуемого объекта.

— Р1 =/(£*- Р^ + шР1, (4)

д!

здесьр- ширина кривой Лоренца, со - сдвиг центральной частоты относительно частоты отсчета, Р± - компонента вектора поляризации среды. Для описания динамики коэффициента усиления в модели используется уравнение динамики концентрации носителей - модифицированное стандартное скоростное уравнение (5).

4 «(-V) = АО - Л(И) - 1т{Е'РЕ), (5)

Л

здесь ,1(1) - член описывающий инжекцию носителей через контакт, Р1(п) -слагаемое, отвечающее за убыль носителей на спонтанную и безызлучательную рекомбинацию, последний член уравнения описывает убыль носителей на вынужденное излучение.

волокно

ПОУ

ВОЛОКНО

Е1*,<.,2)

Еч-.е.П

EI-.W-.1I,

Е(-.«.2)г(-,2}

С1-ИЧ-.1) Е{-.Ц

Е|-.а.2)1(-Л Е;-,е,2)

С.- «

Рис. 10. Иллюстрация граничных условий.

Чтобы корректно сформулировать граничные условия, необходимо разобраться, что же происходит на границе волокно/кристалл. Наша система представляет собой составной кольцевой резонатор, состоящий из одного резонатора с активной средой - полупроводниковый кристалл и одного пассивного резонатора - волокно. Рассмотрим одну из границ волокно/кристалл. Строго говоря, такой границы нет - есть граница трёх сред волокно/воздух/кристалл. Обозначим £Г и ¿V - волны, набегающие на граничную область слева и справа соответственно, а Е? и £5 - волны , распространяющиеся налево и направо соответственно, после прохождения через границу. Будем для простоты считать, что граница является бесконечно тонкой. Ясно, что на границе двух одномерных сред могут происходить только следующие явления - прохождение, отражение и поглощение. Будем рассматривать только прохождение и отражение, считая, что всё, что не учитывается этими двумя явлениями, поглощается на границе. Поглощение учитывает, как поглощение средой, так и рассеяние под такими углами, что излучение выходит из волноведущих областей. Тогда в общем виде условия отражения и прохождения на границе сред можно записать следующим образом:

где ^ и г - коэффициенты пропускания и отражения для границ, соответственно. Эти коэффициенты могут зависеть от частоты излучения и

(6)

направления его распространения. Выражение (6) можно записать также в виде матричного произведения:

Такое выражение применяется к каждой из двух границ.

Используя эту модель, можно описать как одномодовую, так и многомодовую генерацию, в зависимости от параметров лазера.

Приведенная модель позволяет:

1. Проанализировать работу многомодового кольцевого лазера, как интегрального, так и на основе ПОУ.

2. Проанализировать работу многомодового лазера с резонатором Фабри-

3. Учесть влияние невзаимных фазовых элементов в кольцевой резонатор, для моделирования эффекта Саньяка при вращении кольцевого лазера. Результаты расчетов находятся в качественном соответствии с экспериментальными данными. Получение количественного соответствия затруднено в связи с неопределенностью реальных параметров лазера.

В шестой главе представлено заключение и описаны перспективы дальнейших исследований ПКЛ и датчика вращения на его основе.

В настоящей работе представлены результаты создания и исследований полупроводникового кольцевого лазера с длиной волны излучения ~ 1540 нм с волоконно-оптическим кольцевым резонатором в некоторых основных режимах генерации, в т.ч. в режиме датчика угловой скорости. Рассмотрена конструкция ПКЛ на базе полупроводникового оптического усилителя бегущей волны и резонатора, состоящего из кольцевого одномодового волокна с сохранением поляризации. При замыкании и размыкании кольцевого резонатора ПКЛ, а также при изменении его радиуса исследованы изменения порогового тока, длины волны и спектра излучения.

(7)

Перо.

С помощью измерения радиочастотного спектра биений встречных волн проведены исследования ПК/1 в режиме датчика угловой скорости. Величина сдвига частот встречных волн ПКЛ пропорциональна угловой скорости вращения ПКЛ. Минимальная обнаружимая с помощью созданного ПКЛ угловая скорость вращения зависит от длины резонатора и составила в данном эксперименте 1 град/с. Масштабный коэффициент равен 900 Гц/градс.

Основные результаты работы:

1. Впервые создан полупроводниковый кольцевой лазер на основе полупроводникового оптического усилителя и оптического волоконного резонатора с сохранением поляризации с применением цилиндрических микролинз.

2. Проведен анализ модовой структуры ПКЛ с помощью метода переноса спектра из оптического диапазона в радиочастотный. Исследована зависимость спектральной ширины линии биений на разностных частотах продольных мод ПКЛ от длины резонатора. Показано, что зависимость спектральной ширины линии биений на разностных частотах продольных

мод ПКЛ от длины резонатора описывается формулой = где I -

длина резонатора, а - константа.

3. Впервые получен режим синхронизации продольных мод кольцевого лазера с помощью активной синхронизации модуляцией тока накачки на частоте межмодового интервала ПКЛ.

4. Показано, что режим генерации оптических импульсов с помощью ПКЛ в режиме активной синхронизации мод может достигается при условии сохранения угла поворота поляризации входящего и исходящего лучей в волоконном резонаторе.

5. Создан датчик вращения на основе ПКЛ, реализующий эффект Саньяка, имеющий на порядок меньший вес, чем датчики на ГКЛ. Такой датчик обладает простотой сборки, дешевизной конструкции, не требует высоких напряжений и обладает сниженным энергопотреблением (до 3 Вт).

6. Обнаружен захват встречных волн в диапазоне скоростей вращения, зависящем от спектральной ширины линии биений продольных мод ПКЛ.

7. Показано, что зависимость величины расщепления частот встречных волн от угловой скорости вращения ПКЛ в области скоростей вращения выше зоны захвата описывается формулой Дf =(4АО)/(РпА), где А - площадь кольцевого резонатора, а Р - его периметр.

8. Впервые обнаружено явление аномального расщепления линии биений встречных волн при вращении полупроводникового кольцевого лазера.

9. Предложен новый метод измерения угловой скорости вращения с помощью ПКЛ, состоящий в том, что сигнал биений встречных волн детектируется, например, квадратичным детектором, затем фильтруется полосовым фильтром с полосой равной половине расстояния между продольными модами настроенным на одну из частот биений продольных мод. Далее в полученном сигнале регистрируется величина расщепления, частот, зависящая известным образом от скорости вращения.

10.Создана адекватная математическая модель для описания ПКЛ с составным резонатором в состоянии покоя.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Акпаров В.В., Дмитриев В.Г., Дураев В.П., Казаков A.A., «Полупроводниковый

кольцевой лазер и исследование его характеристик в режиме датчика вращения», Квантовая электроника, 2010, 40, № 10, с.851.

2. Акпаров В.В., Дураев В.П., Логгинов A.C., Неделин Е.Т., «Кольцевой лазер на

основе полупроводникового оптического усилителя», Фотон-Экспресс,

2005, №6(46), с.23.

3. Акпаров В.В., Дмитриев В.Г., Дураев В.П., «Расчет и конструирование

полупроводниковых кольцевых лазеров», Обозрение прикладной и промышленной математики, 2010, том. 17, вып.4, с.525.

4. Акпаров В.В., Дураев В.П., Логгинов A.C., Неделин Е.Т., «Активная

синхронизация мод в кольцевом лазере на основе полупроводникового оптического усилителя», Вестник Моск.Ун-та, Сер. Физика, астрономия,

2006, №3, с. 45.

5. Акпаров В.В., Шенин Ф.А., «Математическое моделирование многомодового

полупроводникового кольцевого лазера». Вестник ВГГУ, 2007, т. 3, № 8, с. 125.

6. Акпаров В.В., Шенин Ф.А., «Численное моделирование процесса

конкуренции электромагнитных волн, распространяющихся в полупроводниковом оптическом усилителе, за счет термализации неравновесных носителей». Вестник ВГГУ, 2007, т. 3, № 8, с. 127.

7. Акпаров В.В., Шенин Ф.А., «Математическое моделирование

взаимодействия встречных электромагнитных волн в полупроводниковом оптическом усилителе», Вестник ВГГУ, 2006, т. 2, № 8, с. 98.

Цитируемая в автореферате литература:

1. АроновицФ., Лазерные гироскопы. / В «Применения лазеров» пер. с английского под ред. Тычинского В.П., Москва, «Мир», 1974.

2. Дураев В.П., Неделин Е.Т., Недобывайло Т.П., Сумароков М.А., Патент №41924, Кольцевой лазер, 2004.

3. Кейси X., Паниш М., Лазеры на гетероструктурах, Москва, «Мир», 1981.

4. Качмарек Ф., Введение в физику лазеров, Москва, «Мир», 1981.

5. Taguchi К., Fukushima К., Ishitani A. and Ikeda M., Optical and Quantum Electronics, 1999, 31, p.1219.

6. Виноградова M.Б., Руденко О.В., Сухорукое А.П., Теория волн. Москва, «Наука», 1979.

7. NingC.Z., IndikR.A., and Moloney J.V., "Effective Bloch Equations for Semiconductor Lasers and Amplifiers", IEEE J. Quant. Electron., 1997, Vol. 33, p.1543.

Подписано в печать: 21.04.2011 Объем: 1,5 усл.п.л. Тираж: 100 экз Заказ №765 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, Ленинградский пр-т, д.74, кори.1 (495) 790-47-77; www.reglet.ru

Введение.

Глава 1. Современное состояние работ по созданию пкл и датчиков вращения на его основе.

Общие положения и требования к полупроводниковым лазерам в зависимости от условий их применения.

Одночастотный режим генерации полупроводникового лазера.

Инжекционные лазеры с распределенной обратной связью (РОС) и распределенным брэгговским отражателем (БРО).

Полупроводниковые лазеры с внешним дисперсионным резонатором.

Полупроводниковые лазеры с кольцевым волоконным резонатором.

Характерные отличия лазеров с кольцевыми резонаторами.

Конструкция КЛ и применения КЛ.

Датчики вращения на эффекте Саньяка.

Эффект Саньяка.

Типы датчиков вращения на эффекте Саньяка.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Создание полупроводниковых кольцевых лазеров с волоконным резонатором с сохранением поляризации.

Эпитаксиальные структуры.

Конструктивные особенности волноводного слоя полупроводникового лазера.

Способы формирования эпитаксиальных структур.

Эпитаксиальные структуры, используемые в работе.

Лазерные диоды.

Классификация процессов изготовления активного элемента ПКЛ.

Нанесение диэлектрических покрытий и фотолитографическое травление мезаполосковых структур.

Заращивание мезаполосковых структур и нанесение отражающих и просветляющих покрытий.

Оптическое волокно с сохранением поляризации.

Ориентация РМ волокна.

Активный метод ориентации РМ волокна.

Формирование цилиндрических микролинз на торцах оптических волокон.

Эффективность согласования лазерного диода оптическим волокном.

Принципы конструирования полупроводникового кольцевого лазера.

Полупроводниковый оптический усилитель.

Направленный волоконный ответвитель с сохранением поляризации.

Цилиндрические линзы.

Фотоприемник. Фотодиод.

Источник накачки и температурная стабилизация.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследование основных характеристик ПКЛ.

ВтАХ и спектры ПОУ и ПКЛ.

Радиочастотный спектр. Биения продольных мод ПКЛ.

Синхронизация мод ПКЛ. Генерация оптических импульсов.

Глава 4. Конструкция датчика вращения и исследование его основных характеристик.

Влияние ширины линии ПКЛ на чувствительность датчика.

Влияние катушки с волокном на масштабный коэффициент датчика.

Радиочастотный спектр биений мод ПК/1.

Влияние длины и площади резонатора на работу датчика вращения.

Методика расчёта угловой скорости из сигнала с ФП.

Глава 5. Физико-математическая модель ПК/1.

Уравнения модели.

Дисперсия в волоконном резонаторе.

Граничные условия.

Запаздывающая обратная связь.

Метод расчета.

Результаты расчета.

Общая характеристика работы. Актуальность проблемы

Полупроводниковые лазеры представляют наиболее динамично развивающуюся часть лазерной физики, а взаимосвязь фундаментальных и прикладных исследований в этой области определяет прогресс мировой оптоэлектронной промышленности.

За последние несколько десятилетий для решения многих практических задач были создан ряд конструкций полупроводниковых лазеров:

• Лазеры с резонатором Фабри-Перо (ФП)

• Лазеры с распределенной обратной связью (РОС)

• Лазеры с распределенными брэгговскими зеркалами (РБЗ)

• Лазеры с внешними гибридными зеркалами

• Лазеры с волоконно-брэгговской решеткой (ВБР)

• Лазеры с вертикальным резонатором (\ZCSEL)

Настоящая работа посвящена созданию полупроводниковых лазеров с кольцевым резонатором и исследованию его основных характеристик, в т.ч. в режиме датчика вращения.

За последние годы особое внимание уделяется волоконно-оптическим датчикам на базе полупроводниковых лазеров, в том числе датчикам вращения. Сегодня существует несколько разновидностей датчиков вращения, это датчики на основе эффекта Саньяка, такие как, газовые кольцевые лазеры [1] и волоконно - оптические гироскопы [2], также существуют датчики вращения, основанные на других принципах, такие, как датчики на микро-электромеханических системах (МЭМС) [3]. 5

При создании датчика вращения важными параметрами является точность определения параметров вращения, чувствительность к другим, отличным от вращения, воздействиям, а также стоимость и простота изготовления, массогабаритные характеристики.

Наряду с вышеприведенными примерами датчиков вращения возможно создание такого датчика на основе полупроводникового кольцевого лазера [4]. Его использование в качестве датчика вращения является новой задачей.

Таким образом, создание технологии изготовления полупроводниковых кольцевых лазеров и их исследование является актуальной задачей современной лазерной физики, как с научной, так и с практической точек зрения.

Цель работы

Целью, работы явилось исследование особенностей функционирования ПК/1 и исследование ПКЛ с кольцевым резонатором в качестве датчика вращения на основе эффекта Саньяка.

Для достижения поставленной цели решался следующий комплекс задач:

• Разработка физико-технологических основ создания полупроводникового кольцевого лазера.

• Расчет, конструирование и изготовление ПКЛ.

• Исследование факторов, влияющих на электрофизические параметры ПКЛ.

• Исследование основных электрофизических и оптических характеристик полупроводникового кольцевого лазера.

• Физико-математическое моделирование полупроводникового кольцевого лазера.

• Исследование основных характеристик работы полупроводникового лазера в режиме датчика вращения.

Научная новизна

1. Определены необходимые и достаточные условия работы полупроводниковых кольцевых лазеров в режиме датчика вращения.

2. Исследовано влияние длины кольцевого резонатора ПК/1 на чувствительность к вращению датчика на основе ПКЛ.

3. Создана адекватная математическая модель ПКЛ, описывающая режимы и динамику генерации ПКЛ.

4. Впервые получен режим синхронизации продольных мод ПКЛ путем модуляции тока накачки лазера.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается удовлетворительным согласием теоретических оценок и экспериментальных результатов.

На защиту выносятся следующие положения:

• Использование волоконного резонатора на основе световода с сохранением поляризации в ПКЛ обеспечивает более узкий (менее ОД нм) оптический спектр излучения и меньшую чувствительность к изменениям в окружающей среде по сравнению с резонатором из одномодового волокна без сохранения поляризации.

• Чувствительность к вращению зависит от ширины продольных мод кольцевого резонатора.

• При увеличении длины резонатора сужаются ширины линий биений продольных мод, и увеличивается порог чувствительности к вращению.

• Ширина линий биений значительно сужается при синхронизации продольных мод кольцевого лазера путем модуляции тока накачки.

На защиту также выносятся:

1. Конструкция полупроводникового кольцевого лазера.

2. Математическая модель ПКЛ.

Практическая ценность работы

Созданные в процессе выполнения диссертационной работы ПКЛ и датчики вращения на их основе найдут самое широкое применение в различных областях науки и техники, в том числе в навигационной аппаратуре, при исследованиях колебаний скорости вращений земли, в* датчиках вращения быстровращающихся объектов (от 10 об/с).

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийских, международных конференциях и симпозиумах. В частности:

• 2005, Конференция «Ломоносов 2005», г. Москва

• 2006, Международный семинар "Физико-математическое моделирование систем", г. Воронеж

• 2007, Международный семинар "Физико-математическое моделирование систем", г. Воронеж

• 2010, 11-й Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике, г. Сочи.

Полупроводниковые кольцевые лазеры демонстрировались на международных выставках:

• «Фотоника», г. Москва, 2011 г.

• «Связь-Экспоком», г. Москва, 2010 г.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 научных работах, в том числе в 4-ти тезисах, 7-ти публикациях в научных журналах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 144 страниц, включающих 1 таблицу и 59 рисунков.

Выводы к главе 5

1. Предложена математическая модель кольцевого лазера.

2. Получена симуляция генерации импульсов в режиме самосинхронизации мод.

3. Получена симуляция одномодового и многомодового режимов генерации.

4. Результаты расчетов находятся в качественном соответствии с экспериментальными данными.

Заключение

В настоящей работе представлены результаты создания и исследований полупроводникового кольцевого лазера (ПКЛ) с длиной волны излучения ~ 1540нм с волоконно-оптическим кольцевым резонатором в некоторых основных режимах генерации, в т.ч. в режиме датчика угловой скорости. Рассмотрена конструкция ПКЛ на базе полупроводникового оптического усилителя (ПОУ) бегущей волны и резонатора, состоящего из кольцевого одномодового волокна с сохранением поляризации. При замыкании и размыкании кольцевого резонатора ПКЛ, а также при изменении его радиуса исследованы изменения порогового тока, длины волны и спектра излучения.

С помощью измерения радиочастотного спектра биений встречных волн проведены исследования ПКЛ в режиме датчика угловой скорости. Величина сдвига частот встречных волн ПКЛ пропорциональна угловой скорости вращения ПКЛ. Минимальная обнаружимая с помощью созданного ПКЛ угловая скорость вращения зависит от длины резонатора и составила в данном эксперименте 1 град/с. Масштабный коэффициент равен 900 кГц/град/с.

Приведенные результаты исследований ПКЛ являются предварительными, и исследования параметров ПКЛ, в том числе в режиме внесения в резонатор невзаимности, будут продолжены.

В настоящей диссертации были получены следующие результаты.

1. Впервые создан полупроводниковый кольцевой лазер на основе полупроводникового оптического усилителя и оптического волоконного резонатора с сохранением поляризации с применением цилиндрических микролинз.

2. Проведен анализ модовой структуры ПКЛ с помощью метода переноса спектра из оптического диапазона в радиочастотный. Исследована зависимость ширины линий биений на разностных частотах продольных мод ПКЛ от длины резонатора. Показано, что зависимость ширины линий биения на разностных частотах продольных мод ПКЛ от длины резонатора описывается формулой д[ = , где /. -длина резонатора, о - константа.

3. Впервые получен режим синхронизации продольных мод кольцевого лазера с помощью активной синхронизации модуляцией тока накачки на частоте межмодового интервала ПКЛ.

4. Показано, что режим генерации оптических импульсов с помощью ПКЛ в режиме активной синхронизации мод может достигается при условии сохранения угла поворота поляризации входящего и исходящего лучей в волоконном резонаторе.

5. Создан датчик вращения на основе ПКЛ, реализующий эффект Саньяка, имеющий на порядок меньший вес, чем датчики на ГКЛ. Такой датчик обладает простотой сборки, дешевизной конструкции, не требует высоких напряжений и обладает сниженным энергопотреблением (до 3 Вт).

6. Обнаружен захват встречных волн в диапазоне скоростей вращения, зависящем от ширины линии биений продольных мод ПКЛ.

7. Показано, что зависимость величины расщепления частот встречных волн от угловой скорости вращения ПКЛ в области скоростей вращения выше зоны захвата описывается формулой Дf =(4АО)/(РпЛ), где А -площадь кольцевого резонатора, а Р- его периметр.

8. Впервые обнаружено явление аномального расщепления линии биений встречных волн при вращении полупроводникового кольцевого лазера.

9. Предложен новый метод измерения угловой скорости вращения с помощью ПКЛ, состоящий в том, что сигнал биений встречных волн детектируется, например, квадратичным детектором, затем фильтруется полосовым фильтром с полосой равной половине расстояния между продольными модами настроенным на одну из частот биений продольных мод. Далее в полученном сигнале регистрируется величина расщепления частот, зависящая известным образом от скорости вращения.

10.Создана адекватная математическая модель для описания ПКЛ с составным резонатором в состоянии покоя.

Перспективы дальнейших исследований

Продолжается работа по улучшению характеристик ПКЛ в качестве датчика вращений. А также над исследованием эффектов, которые были обнаружены нами, но ранее не были описаны в литературе.

Важными характеристиками ПКЛ в качестве ЛГ являются масштабный коэффициент, динамический диапазон, включая максимальную и минимальную обнаружимые скорости вращения, а также точность измеряемой скорости. Также важны и габариты и потребление энергии устройством.

Для улучшения динамического диапазона мы работаем над созданием одночастотного ПКЛ с узкой линией излучения, чтобы можно было отказаться от громоздкой, дорогой и чувствительной к внешним воздействиям катушки РМ волокна. Для получения одночастотного кольцевого лазера мы предполагаем использование нескольких кольцевых резонаторов-фильтров.

Для снижения уровня шумов, повышения уровня сигнала, снижения потребления энергии и увеличения точности планируется улучшить поляризационную экстинкцию всех компонентов ПКЛ. В частности планируется вместо коннекторов использовать сварные соединения высокой точности.

Для снижения уровня отражений на границах раздела чип ПОУ - воздух -оптическое волокно, планируется использовать цилиндрические линзы с нанесёнными просветляющими покрытиями, которые позволят согласовать границу раздела стекло-воздух.

Планируется разработать электронную схему регистрации и обработки сигнала с датчика, для вывода её в виде значения скорости и угла поворота на последующие каскады.

1. Aronowitz F. Fundamentals of the ring laser gyro I I In "Optical gyros and their application" RTO-AG-339,1999, p.p. 3-1.3-45

2. Lefevre H., The Fiber Optic Gyroscope // Artech House, 199

3. Hanse J. Honeywell MEMS Inertial Technology & Product Status // Honeywell Defense & Space Electronic Systems release, 2004

4. Акпаров В.В., Дмитриев В.Г., Дураев В.П., Казаков А.А. Полупроводниковый кольцевой лазер и исследование его характеристик в режиме датчика вращения // Квантовая электроника, 40, № 10 (2010) с.851-854

5. Ароновиц Ф. Лазерные гироскопы // В «Применения лазеров» пер. с английского под ред. Тычинского В.П., М.: Мир, 1974

6. Вавилова Л.С., Иванова А.В., Капитонов В.А., Марашова А.В., Пихтин Н.А., Фалеев Н.Н. Самоорганизующиеся наногетероструктуры в твердых растворах InGaAsP // ФТП, 1998, N8, с.11-21.

7. Hill К.О., Meltz G. Fiber Bragg grating technology fundamentals and overview//Jour, of Lightwave Technol., 1997, V15, N8, pp.1263-1276.

8. Carter A., Samson B. PANDA-style fibers move beyond telecom // Laser Focus World (August 2004).

9. Камия Т. Физика полупроводниковых лазеров // М.: Мир, 1989

10. Ahmad Н., Ooi Н.С., Sulaiman А.Н., Thambiratnam К., Zulkifli M.Z., Harun S.W. SOA based fiber ring laser with Fiber Bragg Grating // Microwave and Opt. Techn. Lett., 2008, Vol. 50, Issue 12, pp. 3101-3103

11. Liu J., Jin M.; Ge C. and Li S. L-band tunable erbium doped fiber ring laser using fiber loop mirror filters // OPTOELECTRONICS LETTERS, 2006, Vol. 2, No. 1, pp.24-26

12. Osinski M., Cao H., Liu C., Eliseev P.G. Monolithically integrated twin ring diode lasers for rotation sensing applications // Journal of Crystal Growth,2006, Vol. 288, Issue 1, pp. 144-147

13. Mignot A. et al. Single-frequency External Cavity Semiconductor Ring Laser Gyroscope // Optics Letters, 2009, Vol.34, No.l, pp.97-99

14. Sorel M., Giuliani G. et al. Operating Regimes of GaAs-AIGaAs Semiconductor Ring Lasers: Experiment and Model // IEEE J. Quant. Electron., 2003, Vol.39, No.10, pp.1187-1195

15. Sunada S., Tamura S., Inagaki K., and Harayama T. Ring-laser gyroscope without the lock-in phenomenon // PHYSICAL REVIEW A 78, 053822 2008

16. Tamura S., Inagaki K., Noto H., Harayama T. Experimental investigation of sagnac beat signals using semiconductor fiber-optic ring laser gyroscope (S-FOG) based on semiconductor optical amplifier (SOA) // Proc. of SPIE,2007, Vol. 6770 677014

17. Taguchi K., Fukushima K., Ishitani A. and Ikeda M. Optical inertial rotation sensor using semiconductor ring laser // Electronics Letters, 1998, Vol. 34 No. 18, pp. 1775-1776.

18. Wang B.C., Baby V., Glesk I., Prucnal P.R. State selection of a bistable SOA ring laser for bit level optical memory applications // IEEE Photon. Tech. Lett. 2002, Vol. 14, No. 7, p.989

19. Ishida T., Tamura S. et al. Improvement of accuracy of angular velocity detection in semiconductor fiber-optic ring laser gyroscope // Proc. of SPIE, 2008, Vol. 7004 700450

20. Inagaki K., Tamura S. et al. Earth's rotation rate detection using an extremely-large semiconductor fiber optic gyroscope extending over 10,000 m2 // Proc. of SPIE, 2008, Vol. 7004 70045F

21. Vlachos K., Bintjas C. et al. Ultrafast semiconductor-based fiber laser sources // IEEE J. of Sel. Topics in Quant. Electron., 2004, Vol. 10, NO. 1, pp.147-153

22. Papakyriakopoulos T., Vlachos К., Hatziefremidis A., and Avramopoulos H. Optical clock repetition-rate multiplier for high-speed digital optical logic circuits // OPTICS LETTERS 1999, Vol. 24, No. 11, pp.717-719

23. Yao X.S. and Maleki L. Dual microwave and optical oscillator // Optics Letters, 1997, Vol. 22, No. 24

24. Yao X.S. and Maleki L. Converting light into spectrally pure microwave oscillation // Optics Letters, 1996 , Vol. 21, No. 7

25. Богатов А.П., Елисеев П.Г., Охотников О.Г. // Письма в ЖТФ, 1982, 8, вып. 13

26. Богатов А.П., Елисеев П.Г., Охотников О.Г. // Письма в ЖЭТФ, 1984, 10, вып. 7

27. Donati S., Giuliani G., Sorel M. Proposal of a new approach to the electrooptical gyroscope: the AIGaAs integrated ring laser // Altak Frequenza Rivista di Elettronica, 1997, vol. 9, n. 6, p. 61-63

28. Дураев В.П., Неделин Е.Т., Недобывайло Т.П., Сумароков М.А. // Патент №41924, 2004, Кольцевой лазер.

29. Дураев В.П. Полупроводниковый кольцевой лазер // Lightwave Russian Edition, 2005, №4, с.56.

30. Дураев В.П., Неделин Е.Т., Недобывайло Т.П., Сумароков М.А. // Фотон-Экспресс, 2005, №6(46), с.20-22.

31. Акпаров В.В., Дураев В.П., Логгинов А.С., Неделин Е.Т. Кольцевой лазер на основе полупроводникового оптического усилителя // Фотон-Экспресс, 2005, №6(46), с.23-26.

32. Дураев В.П., Дмитриев В.Г., Казаков А.А. // Обозрение прикладной и промышленной математики, 2009, т.16, вып. 4, с. 647.

33. Дмитриев В.Г., Дураев В.П., Казаков А.А. // симпозиум «Полупроводниковые лазеры: физика и технология», Санкт-Петербург, 2008.

34. Дмитриев В.Г., Дураев В.П., Казаков А.А., Неделин Е.Т. Полупроводниковый кольцевой лазер и его применение // Фотоника, 2008, №4, с. 18-21

35. Акпаров В.В., Дмитриев В.Г., Дураев В.П. Расчет и конструирование полупроводниковых кольцевых лазеров // Обозрение прикладной и промышленной математики, 2010, том. 17, вып.4, с.525-526

36. Chen Z., Ma S., Dutta N.K. Multiwavelength fiber ring laser based on a semiconductor and fiber gain medium // Optics Express, 2009, Vol.17, No.3, pp.1234-1239

37. Hu Z., Li F., Pan Z., Tan W. Wavelength-tunable narrow-linewidth semiconductor fiber-ring laser // IEEE Photon Tech. Lett., 2000, Vol. 12, No. 8, pp.977-979

38. Pleros N., Bintjas C., Kalyvas M., Theophilopoulos G., Yiannopoulos K., Sygletos S., Avramopoulos H. Multiwavelength and power equalized SOA laser sources // IEEE Photon. Tech. Lett, 2002, Vol.14, l\lo.5, p.693

39. Eliyahu D., Maleki L. et al. Opto-electronic oscillator with improved phase noise and frequency stability // SPIE Photonics West 2003, 4998, 139-47.

40. Luc V.V., Eliseev P.G. et al. Electrical diagnostics of the amplifier operation and a feasibility of signal registration on the basis of the voltage saturation effect in junction laser diodes // IEEE J.Quant. Elec., 1983, Vol.19, No.6, pp.1080-1084

41. Лык В.В., Дураев В.П., Елисеев П.Г. и др. // Препринт 47, ФИАН, Москва, 1989.

42. Ulrich R., Jonson М. Fiber-ring interferometer: polarization analysis// Optics Lett., 1979, 4, pp. 152-154.

43. Takahashi Y., Niida R., Otani H. Semiconductor Optical Amplifier-Fiber Laser and Its Improvement for Sensor Application // The Review of Laser Engineering, Supplemental Volume, 2008, p 1287

44. Chen H. Dynamics of widely tunable single-frequency semiconductor fiber ring laser// Phys. Lett. A, 2004, Vol.320, No. 5-6, pp.333-337

45. Sorel M., Giuliani G. et al., Alternate oscillations in semiconductor ring lasers // Optics Letters, 2002, Vol. 27, No. 22, pp.1992-1994

46. Wang B.C., Baby V., Glesk I., Pruchal P.R. Optical spectral bistability in a semiconductor fiber ring laser through gain saturation in an SOA // IEEE Photon. Tech. Lett, Vol. 14, No 2, 2002, p. 149

47. Vlachos K.; Zoiros K., Houbavlis T. and Avramopoulos H. 10x30 GHz pulse train generation from semiconductor amplifier fiber ring laser // IEEE Photon. Tech. Lett., 2000, Vol. 12, No. 1, pp. 25-27.

48. Акпаров B.B., Дураев В.П., Логгинов А.С., Неделин Е.Т. Активная синхронизация мод в кольцевом лазере на основе полупроводникового оптического усилителя // Вестник Моск.Ун-та, Сер. Физика, астрономия, 2006, №3, 45

49. Сао Н., Liu С., Ling H. et al. Frequency beating between monolithically integrated semiconductor ring lasers // App.Phys. Lett., 2005, 86, 041101

50. Rabus D.G., Bian Z., Shakouri A. Ring Resonator Lasers using Passive Waveguides and Integrated Semiconductor Optical Amplifiers // IEEE J. Select. Topics Quantum Electron., 2007,13, p. 1249 -125

51. Verschaffelt G., Wang Z., Shu Y., Mezosi G., Danckaert J., Sorel M., Yu S. High-speed integrated semiconductor micro-ring lasers with efficient off-axis parabolic reflectors // Proc. SPIE, issue Photonics Europe, 2008, vol.6997, n. 699741

52. Sagnac G. Sur la preuve de la realite de Pether lumineux par l'experience de l'interferographe tournant//Comptes Rendus, 1913,157:1410-1413.

53. Sagnac G. L'Ether lumineux Demonstre par l'effet du vent relatif d'aether dan interferometre en rotation uniforme. Note de G. Sagnac, presentee par E. Bouty//Comptes Rendus, 1913, 157: 708-710.

54. Астахов К.В., Голяев Ю.Д., Махин И.В., Мельников А.В., Тихменев Н.В. Повышение точности лазерного гироскопа путем управления связью встречных ноли // Гироскопия и навигация 1998, №4, с. 25-29.

55. Chow К.К., Shu С., Мак M.W.K., Tsang Н.К. Widely tunable wavelength converter using a double-ring fiber laser with a semiconductor optical amplifier// IEEE Photon, Tech, Lett, 2002, Vol. 14, No 10, p.1445

56. Васильев М.Г.,Дураев В.П.,Лосякова Л.С.,Неделин Е.Г.,Швейкин В.И., Шелякин Л.А. Инжекционный лазер на основе InP-GalnAsP. // Электронная промышленность, 1981, в.5-6.

57. Васильев М.Г., Дураев В.П., Неделин Е.Г., Шелякин Л.А. Исследование излучательных характеристик лазерных диодов на основе гетероструктур InP-GalnAsP. // "Электронная техника". Сер.11. Лазерная техника и оптоэлектроника. 1980, в.1(11).

58. Богатов А.П., Елисеев П.Г. Свердлов Б.Н. Исследование инжекционных квантовых генераторов. //Труды ФИАН СССР, 1977, т.91, с.75-114.

59. Nahory R.E., Pollak М.А., Johnston W.D. Band Gap Versus Composition and Demonst Ration of Vegard's Low for Inl-xGaxAsyPl-y Lattice Matceud to InP. //Appl. Plys. Lett., 1978, v.33, N7, pp.659-661.

60. Authony P.L., Pawlib J.R., Saminathap V., Tsang W.T. Reduced Threshold Current Temperature Dependenct in Double Heterostructure Lasers Due to Separate p-n and Heterojunctions // IEEE J.Quantum Electronics, 1983, v.QE-19, N6, pp.1030-1034.

61. Botez D. InGaAsP/lnP Double-Heterostructure Lasers Simple Expressi- ons for Wave Confinement Beamwidth and Threshold Current over Wide

62. Ranges in Wavelength (1,1-1,65 mm) // IEEE J.Quantum Electronics, 1981, N2, pp.178-185.

63. Елисеев П.Г. Введение в физику инжекционных лазеров // М.: Наука, 1983.

64. Wille W., Ng and Dapkus P.D. Growth and Characterization of 1,3 Mm CW GalnAsP/lnP Lasers by Liquid-Phase Epitaxy // IEEE J.Quantum Electronics,1981, v.QE-17, N2, pp.193-198.

65. Васильев М.Г., Долбнев В.П., Дураев В.П., Неделин Е.Г., Швейкин В.И., Шелякин Л.А., Способ получения инжекционного гетеролазера // Авторское свидетельство №175625 от 1.09.1981.

66. Алферов Ж.И., Арсентьев И.Н., Вавилова Л.С., Гарбузов Д.З., Тулашвили Э.В. Видимые низкопороговые импульсные и непрерывные InGaAsP/InGaP/GaAs ДГ лазеры на область 0,83-0,79 мкм //ФТП, 1984, в.1.

67. Научно-технический отчет №Ф16007, М., ЦНИИ "Электроника", 1983.

68. Дураев В.П. Инжекционные лазеры (обзор) // Электронная техника. Сер.11. Лазерная техника и оптоэлектроника, 1980, вып.1(11), с.3-10.

69. Научно-технический отчет №Х08272. М., ЦНИИ "Электроника", 1980.

70. Дураев В.П. Инжекционные лазеры с длиной волны излучения 1,3-l,55sagn мкм (обзор) // Электронная техника. Сер.11. Лазерная техника и оптоэлектроника, 1984, вып.3(29), с.13-27.

71. Дураев В.П. и др. Инжекционные лазеры на основе InGaAsP/lnP зарощенные методом МОС-гидридной эпитаксии // Письма в ЖТФ,1982,т.8, в.11, с.680.

72. Bouley J.С., Chaminant G., Charil J., Devoldere P., Gilleron M. A Schottky-barrier-delineated stripe structure for a GalnAsP-lnP cw Laser // Appl. Phys. Letters, 1981, v.38, N11, pp.845-847.

73. Nishi B.H., Yano M., Hori K. Self-Aligned Structure InGaAsP/lnP DH Laser // Fujitsu Sei. Tech. J., 1982, v.18, N2, pp.287-305.

74. Logan R.A., Henry C.H., Vander Ziel J.P., Temkin H. Low-Threshold GalnAsP/lnP Mese Laser // Electronics Letters, 1982, v.18, N18, pp.782783.

75. Гуляев Ю.В., Дураев В.П. и др., Инжекционные лазеры на основе InGaAsP/lnP зарощенные методом МОС-гидридной эпитаксии // Письма в ЖТФ, 1982 т.8, выпуск 11, с.680.

76. Васильев М.Г., Горбылев В.А., Дураев В.П., Основные характеристики инжекционных лазеров на основе InGaAsP/lnP // Тезисы докладов 111 Всесоюзной конференции по ВО/1С, М., 1981.

77. Nelson R.J., Dutta N.K. Calculated Auger rates and Temperature Dependence of Threshold for Semiconductor Lasers Emitting at 1,3 and 1,55 mkm. //J.Appl. Phys., 1983, v.6, N54, p.2923.

78. Uji Т., Iwamoto K., Lang R. Dominance of Auger Recombination in InGaAsP/lnP Light Emitting diode current. // IEEE Trans, on Electron Devices, 1983, Vol.30, No.4, pp.316-320.

79. Adams A.R, Asada M., Suematsu Y., Arai S. The Temperature Dependence of the Efficiency and Threshold Current of lni.xGaxAsyPi.y Lasers Related to Intervalence Band Absorption. // Jap.J. Appl. Phys., 1980, v.19, N10, pp.L621-L624

80. Алешков A.A., Дураев В.П., Елисеев П.Г., Неделин Е.Г., Швейкин В.И., Шевченко Е.Г., Долгинов Л.М., Авт. свидетельство №175856, приоритет от 28.9.81.

81. Дураев В.П. Патент №1348536, приоритет от 30.4.1971, (Англия).

82. Дураев В.П. Патент №88365, приоритет от 30.04.1970, (ГДР)

83. Goff D.R. Fiber Optic Reference Guide I I Focal Press, New York, 2002

84. Noda J. et al. Polarization-maintaining fibers and their applications I I J. Lightwave Technol., 1986, 4 (8), p.1071

85. Sano K. and Fuji Y. Polarization transmission characteristics of optical fibers with elliptical cross section // Electron. Commun. Jpn., 1980, 63, p.87

86. Maionchi D.O., Campos W. and Frejlich J. Angular alignment of a polarization-maintaining optical fiber//Opt. Eng., 2001, Vol. 40, p.1260

87. Aalto Т., Harjanne M., Kapulainen M. // Opt. Eng., 2003, 42(10) pp.28612867

88. Лускинович П.И. Расчет эффективности ввода излучения из п/п излучателей // Всесоюзная конференция по ВОЛС. М., 1981г.

89. Ввод лазерного излучения в одномодовый световод с ВБР. // НТО «Клад», М., АОЗТ «Новая лазерная техника», 2004 г.

90. Дураев В.П., Елисеев П.Г. и др. Ввод в волоконный световод излучения зарощенных мезаполосковых лазеров, работающих в диапазоне 1,21,6 мкм // Квантовая электроника, 1983, 10, N3, с.633.

91. Елисеев П.Г. Влияние режима работы инжекционного лазера и способа согласования на эффективность ввода излучения в м/м световод. // Предпринт ФИАН, М., 1978, N177.

92. Дураев В.П. и др. Полупроводниковые оптические усилители на длину волны 630-1560 нм. // Фотон-экспресс, 2004, №1, с. 14.

93. Дураев В.П., Климов К.И., Неделин Е.Т., Сумароков М.А., Полупроводниковые оптические усилители // Лазерные новости, Laser News, 1-2/2004, с.87.

94. Дураев В., Казаков А., Медведев С. // Фотоника, 2010, №1, с.16-18

95. Hill К.О., Johnson D.C. and Lamont R.G. Optical fiber directional couplers: Biconical taper technology and device applications // in Proc. SPIE Fiber

96. Optic Couplers, Connectors and Splice Technology II (San Diego, CA), 1985, Aug. 20-21, Vol. 574, pp.92-99

97. Payne F.P., Hussey C.D. and Yataki M.S. Modeling fused single-mode fiber couplers // Electron. Letters, 1985, Vol.21, pp.461-463.

98. Sheem S.K. , Taylor H.F., Moeller R.P. and Burns W.K. Propagation characteristics of single-mode evanescent field couplers // Applied Optics, 1981, Vol.20, pp. 1056-1062

99. Наний O.E. Автоллодуляционные режимы генерации в твердотельных кольцевых лазерах с неплоским резонатором // Квантовая электроника, 1992, N19, с.762-768.

100. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Автомодуляционные колебания и релаксационные процессы в твердотельных кольцевых лазерах // Квантовая электроника, 1994, № 10, 903-918.

101. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухорукое А.П. Теория волн, М.: Наука, 1979

102. Park J., Kawakami Y. Time-domain models for the performance simulation of semiconductor optical amplifiers // Optics Express, Vol. 14, No. 7, 2968

103. Ning C.Z., Indik R.A., and Moloney J.V. Effective Bloch Equations for Semiconductor Lasers and Amplifiers // IEEE J. Quant. Electron., 1997, Vol. 33, p. 1543.

104. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика, М.: Мир, 1996

105. Акпаров В.В., Шенин Ф.А. Математическое моделирование многомодового полупроводникового кольцевого лазера // Вестник ВГТУ, 2007, т. 3, № 8, с. 125.

106. Акпаров В.В., Шенин Ф.А. Численное моделирование процесса конкуренции электромагнитных волн, распространяющихся в полупроводниковом оптическом усилителе, за счет термализации неравновесных носителей // Вестник ВГТУ, 2007, т. 3, № 8, с. 127.143

107. Акпаров В.В., Шенин Ф.А. Математическое моделирование взаимодействия встречных электромагнитных волн в полупроводниковом оптическом усилителе // Вестник ВГТУ, 2006, т. 2, № 8, с. 98.