Пороговые, спектральные и пространственные характеристики GaAs/AlGaAs лазеров с искривленными штрихами брегговской решетки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения

Дюделев, Владислав Викторович

Пороговые, спектральные и пространственные характеристики GaAs/AlGaAs лазеров с искривленными штрихами брегговской решетки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Дюделев, Владислав Викторович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Пороговые, спектральные и пространственные характеристики GaAs/AlGaAs лазеров с искривленными штрихами брегговской решетки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения»

Автореферат диссертации на тему "Пороговые, спектральные и пространственные характеристики GaAs/AlGaAs лазеров с искривленными штрихами брегговской решетки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.Ф.ИОФФЕ

на правах рукописи

УДК 621.315.592

ДЮДЕЛЕВ Владислав Викторович

Пороговые, спектральные и пространственные характеристики СаАв/АЮаАэ лазеров с искривлёнными штрихами брегговской решётки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения.

специальность: 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Физико-Техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук В.И.Кучинский

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук И.Н. Яссиевич.

кандидат физико-математических наук А.Н Алексеев.

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Защита состоится 42 г. в /¿Г часов

на заседании диссертационного совета К 002.205.02 Физико-Технического института им. А.Ф.Иоффе РАН, 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан 2006

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук ""* Г.С.Куликов4

Актуальность темы

В настоящее время полупроводниковые лазеры применяются в различных областях науки и техники, таких как запись и хранение данных, передача информации по волоконным линиям связи, фотомедицина, накачка нелинейных кристаллов и твердотельных лазеров и т.д. Основными характеристиками полупроводниковых лазеров, определяющими широту их применений, являются: монохроматичность, мощность и направленность излучения, эффективность, быстродействие и компактность. Наиболее распространёнными конструкциями полупроводниковых лазеров, в которых существенно улучшены те или другие характеристики являются следующие: лазеры с резонатором Фабри-Перо (так называемые торцевые лазеры) с узким полоском, излучающие на одной пространственной моде, мощные лазеры с широким полоском, излучающие на нескольких поперечных и продольных модах с мощностью выходного излучения до 10-15 Вт и более [1], вертикально излучающие лазеры [2], лазеры с распределённой обратной связью (РОС) и распределённым брегговским зеркалом (РБЗ) [3] и др.

Выходное излучение всех типов полупроводниковых лазеров вследствие малости размеров их выходной апертуры имеет существенную расходимость. В то же время, для большинства современных задач, в которых применяются полупроводниковые лазеры, требуется либо коллимировать выходное излучение, например, для накачки нелинейных кристаллов или твёрдотельных лазеров, либо фокусировать его в очень малое пятно, например, для последующего ввода в оптическое волокно (для накачки эрбиевых усилителей или волоконных лазеров и т.д.). Наиболее просто проблема фокусировки выходного излучения решается в вертикально излучающих лазерах с вертикальным резонатором вследствие симметричности диаграммы направленности и сравнительно низкой расходимости излучения (<10°). Многие конструкции вертикально излучающих лазеров позволяют осуществлять эффективный ввод их выходного излучения (до 95%) в одномодовое оптическое волокно (ООВ) без применения дополнительных оптических элементов. Однако мощность выходного излучения вертикально излучающих лазеров не превышает нескольких десятков милливатт.

успешно осуществлён в основном для лазеров с узким полоском, генерирующих излучение на одной поперечной моде. Коэффициент ввода излучения таких лазеров в ООВ достигает на сегодняшний день 95%. К сожалению, мощность таких лазеров ограничена порогом катастрофической деградации зеркал и не превышает 300-500 мВт. Фокусировка излучения мощных лазеров с широким полоском, в дополнение к первому фактору осложняется наличием генерации в каналах (или "шпотованием") и многомодовым составом выходного излучения. При фокусировке это ведёт к увеличению размера фокусного пятна, делая эффективный ввод излучения мощных широкополосковых лазеров в ООВ трудноразрешимой задачей. Наилучшие результаты по вводу выходного излучения полупроводниковых лазеров с широким полоском в ООВ достигаются при использовании сложных в изготовлении линз на основе градиентных волокон. Однако и в этом случае эффективность ввода не превышает 30%.

В свете выше перечисленных трудностей, весьма привлекательным выглядит применение для решения проблемы фокусировки излучения лазеров с широким полоском различных интегрально-оптических элементов, эффективность которых была продемонстрирована на лазерах с дифракционным выводом излучения[4]. Однако лазеры с дифракционным выводом излучения имеют низкую дифференциальную квантовую эффективность вследствие дифракции более 50% излучения в подложку.

Применение в качестве элемента обратной связи брегговской решётки с цилиндрической формой штрихов в торцевом лазере является особенно привлекательным, так как такая конструкция позволяет объединить в себе сразу несколько выгодных качеств: высокую мощность за счёт применения широкого полоска, фокусировку излучения за счёт цилиндрической симметрии резонатора и одночастотный режим генерации за счёт применения в качестве элемента обратной связи распределённого брегговского зеркала с искривлёнными штрихами. Однако исследованию лазеров подобной конструкции не уделялось большого внимания ни в отечественной, ни в зарубежной технической литературе.

Таким образом, исследование свойств нового типа полупроводникового лазера с искривлёнными штрихами распределённого брегговского зеркала (и-РБЗ), имеющего узкий спектр генерации и позволяющего фокусировать все моды выходного излучения в общий фокус за счёт цилиндрической симметрии резонатора, является актуальной задачей.

Основная цель диссертационной работы:

1. Практическая реализация нового типа полупроводникового лазера — и-РБЗ лазера с искривлёнными штрихами брегговской решётки обратной связи, обеспечивающей одночастотный режим генерации и фокусировку выходного излучения;

2. Исследование пороговых, спектральных и пространственных характеристик и-РБЗ лазеров.

Научная новизна и практическая ценность работы заключаются в следующем:

1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования пространственных свойств и-РБЗ лазеров. Выявлены механизмы, определяющие размер фокусного пятна.

2. Проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование спектральных свойств и-РБЗ лазеров.

3. Теоретически и экспериментально показано влияние ширины спектральной линии и-РБЗ лазера на размер фокусного пятна.

4. Проанализировано влияние фазы отражения на торцах резонатора на пороговые и спектральные характеристики лазеров с искривлёнными штрихами решётки обратной связи.

5. Разработана и успешно реализована технология создания дифракционных решёток (ДР) с искривлёнными штрихами.

Совокупность представленных в диссертации экспериментальных данных и теоретический анализ позволяет сформулировать следующие научные положения, выносимые на защиту:

Положение 1

Использование распределённого брегговского зеркала с искривлёнными штрихами и клиновидного полоска, обеспечивающих цилиндрическую симметрию резонатора, позволяет сфокусировать все моды выходного излучения полупроводникового лазера в общий фокус в плоскости р-п перехода.

Положение 2

Использование распределённого брегговского зеркала с искривлёнными штрихами и клиновидного полоска, образующих резонатор полупроводникового лазера с цилиндрической симметрией, при кЬ=1.7 (к — коэффициент связи [см"1], Ь — длина брегговского зеркала [см]) позволяет получить одночастотную генерацию с подавлением боковых мод до 30 дБ.

Положение 3

Размер фокусного пятна лазера с распределённым брегтовским зеркалом с искривлёнными штрихами и клиновидным полоском, обеспечивающими цилиндрическую симметрию резонатора, определяется тремя факторами: числовой апертурой и-РБЗ лазера, преломлением излучения на плоском выходном зеркале и спектральным совершенством выходного излучения.

Положение 4

Преломление излучения на внешней плоской выходной грани и-РБЗ лазера при значении его числовой апертуры NA< 0,2 не увеличивает размер фокусного пятна по сравнению с интегрально-оптическим случаем, когда внешние границы повторяют кривизну штрихов дифракционной решётки.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Четвёртой Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 3-6 декабря 2002 г.; Международном семинаре по оптоэлектронике, С-Петербург, Россия 27-28 ноября 2003г.; Итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам конкурса грантов для молодых учёных С-Петербурга, С-Петербург, Россия, 26 апреля 2004 г.; 6-й Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 6-10 декабря 2004 г.; на 20-й международной конференции Advanced Solid-State Photonics, Вена, Австрия, 6-9 февраля, 2005 г.; на международной конференции LAT"2005, С-Петербург, Россия, 11-15 мая 2005 г.; 5-ом международном Белорусско-Российском семинаре Semiconductor lasers and systems, Минск, Республика Беларусь, 1-5 июня 2005 г.; Международной конференции Nanostructures: Physics and Technology, С-Петербург, Россия, 20-25 июня 2005 г.; а также на научных семинарах лаборатории интегральной оптики на гетероструктурах ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.

Публикации

По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, было опубликовано 10 научных работ, список которых приведён в заключении.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, и списка литературы. Диссертация включает 47 рисунков и список литературы из семидесяти трёх наименований. Общий объём диссертации 125 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель диссертационной работы, показана её научная новизна, изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер, в ней описываются основные характеристики полупроводниковых лазеров. Глава разделена на две части.

Первая часть посвящена пространственным характеристикам выходного излучения лазеров с широким полоском.

В первом параграфе описываются факторы, осложняющие фокусировку излучения мощных полупроводниковых лазеров с широким полоском, а именно: шпотование, многомодовый состав излучения и сильная асимметричность пучка выходного излучения. Описаны основные конструкции мощных лазеров с торцевым выводом излучения, в которых подавляется шпотование и многомодовый состав излучения. Обсуждаются проблемы ввода излучения в ООВ.

Второй параграф посвящен лазерам с неустойчивым резонатором, образованным с помощью брегговской решётки с искривлёнными штрихами. Форма штрихов таких лазеров либо гиперболическая, либо параболическая. Наличие неустойчивого резонатора позволяет получить генерацию на одной поперечной фундаментальной моде. Как следствие, выходное излучение такого лазера имеет расходимость близкую к дифракционному пределу. Описано использование дополнительного фокусирующего элемента, представляющего собой брегговскую решётку с искривлёнными штрихами и изменяющимся периодом. Применение такой технологии позволяет фокусировать излучение таких лазеров в пятно радиусом примерно 10 мкм. Данная технология также применима к усилителям с задающим генератором. Однако лазеры с подобным фокусирующим элементом имеют один существенный недостаток — низкую дифференциальную квантовую эффективность не превышающую 20%, вследствие дифракции в подложку и потери при этом более 50% излучения.

В третьем параграфе описываются лазеры, обладающие полной цилиндрической симметрией. Данная конструкция лазеров была предложена для получения когерентного излучения в конце 80-х годов прошлого века. Обратная связь в лазерах данного типа осуществляется при помощи брегговской решётки, штрихи которой представляют собой окружности. Волны, распространяющиеся в такой периодической среде, являются цилиндрическими (сходящимися к центру симметрии и расходящимися от него). Свет в

лазерах такой конструкции выводится вверх перпендикулярно плоскости решётки. Показано, что преимуществом конструкции является возможность получать генерацию на фундаментальной поперечной моде. Технология вывода излучения вверх перпендикулярно плоскости решётки позволяет создавать двумерные массивы лазеров. Лазеры подобной конструкции генерируют одночастотное излучение. Особое внимание уделено применению в "цилиндрических" лазерах интегрально-оптических фокусирующих световыводящих элементов, представляющих собой цилиндрическую брегговскую решётку второго порядка с переменным шагом. Диаметр фокусного пятна цилиндрических лазеров подобной конструкции составляет 15-20 мкм. Существенным недостатком лазеров такой конструкции является низкая дифференциальная квантовая эффективность.

Вторая часть посвящена описанию основных принципов работы РОС и РБЗ лазеров, которые позволяют получить одночастотный спектр генерации за счёт применения брегговской решётки обратной связи. Кратко рассмотрены основные положения классической теории, даны определения основных понятий, использованных при исследовании характеристик лазеров с РОС. Рассмотрен формализм связанных волн [5]. Приведены основные соотношения, определяющие спектр и пороги возбуждения мод в РОС/РБЗ структуре. Основным параметром является коэффициент связи волн к, характеризующий величину обратной связи на единицу длины резонатора. Показано, что при образовании распределённой обратной связи за счёт модуляции показателя преломления в спектре появляется "брегговская" щель (область запрещённых частот шириной 5(о=2ск/по, где по — эффективный показатель преломления волновода, с — скорость света в вакууме.

Кратко рассмотрено влияние отражения от плоских граней на пороговые и спектральные характеристики РОС лазеров. Показано, что наличие фазы отражения (фаза решётки относительно внешней плоской грани) может существенно изменять спектр РОС лазеров и в некоторых случаях приводить к срыву одночастотной генерации.

Вторая глава посвящена устройству и-РБЗ лазеров.

В первом параграфе описывается устройство и-РБЗ лазеров (рис.1). Основной особенностью и-РБЗ резонатора является наличие цилиндрической симметрии, что обеспечивает фокусировку всех мод в общий фокус в плоскости р-п перехода. Цилиндрическая симметрия обеспечивается за счёт применения в качестве элемента обратной связи брегговской решётки, штрихи которой представляют собой дуги

концентрических окружностей с общим центром в точке О, и клиновидного полоска (рис.1). Показано, что электромагнитная волна, распространяющаяся по такой структуре, описывается функцией Ханкеля, и выведен соответствующий профиль решётки обратной связи:

/лр) =

Штрихи решетки

(1)

Выходное зеркало

Рис.1. Схематическое изображение и-РБЗ лазера

где 1т и Ут — функции Бесселя первого и второго рода, т - номер моды. Показано, что в и-РБЗ лазере с фокусным расстоянием более тридцати длин волн излучения, функция (1) приводится к виду соз(2РоР), характерному для классических РБЗ лазеров, что снимает технологические ограничения на изготовление решётки обратной связи.

Во втором параграфе описывается технология создания искривлённых брегговских решёток. Решётки были созданы методом электронно-лучевой литографии. Для изготовления решёток использовалась двухслойная маска, состоящая из высокочувствительного резиста и окиси кремния, что позволило существенно снизить время экспонирования и получить хорошие результаты.

Для изготовления решёток использовалась структура АЮаАв/ОаАз с двумя квантовыми ямами. На данных структурах были созданы решётки третьего порядка с различной кривизной. Период всех решёток равнялся 385 нм, что обеспечило длину волны лазерной генерации 867 нм.

Третья глава посвящена анализу спектральных свойств и-РБЗ лазеров, теоретическая часть, которой разделена на анализ случая внешних плоских граней и интегрально-оптического случая, когда внешние границы повторяют кривизну штрихов ДР. Теоретический анализ проводился без учёта отражения на торцах.

Первый параграф посвящён интегрально-оптическому случаю.

Анализ спектральных свойств проводился на основе классического метода связанных волн, впервые применённого Когельником и Шенком [5], а также Сурисом и Казариновым [6], а для РБЗ лазеров Вангом [7] и Шубертом [8]. В результате теоретического рассмотрения показано, что спектр порогового усиления в точности соответствует случаю классического РБЗ лазера с решёткой с прямыми штрихами.

Во втором параграфе определено пороговое условие для случая внешних плоских границ. Показано, что при отсутствии отражения на торцах, спектр порогового усиления не отличается от интегрально оптического случая. Полученный результат позволяет утверждать, что и-РБЗ лазеры могут обеспечивать подавление боковых продольных мод с эффективностью до 30 дБ и более. Во втором параграфе приводятся данные спектральных измерений экспериментальных образцов. Образцы были изготовлены на структурах АЮаАв/ОаАв с двумя квантовыми ямами. На структурах созданы дифракционные решётки с искривлёнными штрихами, обеспечивающие распределённую обратную связь в третьем порядке дифракции. Период решётки составлял 385 нм. Длина всех лазеров равнялась 1,5 мм. Длина каждого распределённого брегтовского зеркала составляла 0,5 мм. Ширина выходного зеркала у всех лазеров равнялась 100 мкм. Полоски были клиновидными для обеспечения полной цилиндрической симметрии. Угол клина зависел от кривизны решётки. Зеркала лазеров были просветлены для подавления мод Фабри-Перо. Значения пороговых токов и-РБЗ лазеров находились в пределах 1,5-2,5 А в зависимости от кривизны решётки (пороговая плотность тока всех лазеров составляла примерно 3 кА/см2 ). Столь высокое значение пороговых токов объясняется большой площадью накачиваемых областей и поглощением в ненакачиваемых областях.

Спектральные измерения проводились при накачке лазерных диодов импульсами тока с длительностью 300 не и частотой повторения 20 кГц. Линия генерации располагалась на коротковолновом краю полосы усиления. Подавление боковых мод составляло более 30 дБ. Экспериментальные данные спектральных измерений хорошо согласуются с проведённым теоретическим анализом.

В четвёртой главе рассматриваются пространственные свойства выходного излучения и-РБЗ лазеров, причём теоретическая часть, как и в предыдущей главе, разделена на анализ случая внешних плоских граней и интегрально-оптического случая, когда внешние границы повторяют кривизну штрихов ДР.

В первом параграфе рассматривается интегрально-оптический случай. Показано, что все моды выходного излучения имеют общий фокус в плоскости р-п перехода в точке О (см. рис. 1) и фокусное расстояние равно кривизне решётки ро (т.е. расстоянию от выходного зеркала до центра симметрии).

Во втором параграфе рассматривается случай плоских граней. Показано, что и в этом случае все моды выходного излучения и-РБЗ лазеров имеют один общий фокус. Отличие от интегрально-оптического случая состоит в величине фокусного расстояния, которое в случае плоских зеркал равно ро/п, где п - эффективный показатель преломления лазерного волновода. Различие фокусных расстояний можно объяснить влиянием воображаемой плосковыпуклой линзы на границе воздух полупроводник, с радиусом кривизны, равным кривизне решётки ро, наличие которой отличает случай плоских внешних граней от интегрально-оптического случая (рис. 1).

Была произведена оценка размера фокусного пятна в приближении тонкой

линзы:

(2)

где КА - числовая апертура.

Также вычислено влияние аберраций на краях выходного зеркала на размер фокусного пятна. Получено, что поправка \УЧ, связанная с более сильным преломлением на краях выходного зеркала, пропорциональна размеру выходного зеркала и квадрату числовой апертуры КА:

цг

(3)

Оценка полученного выражения говорит о том, что для небольших числовых апертур КА<0,4 влияние аберраций на размер фокусного пятна является незначительным.

В третьем параграфе приводятся данные экспериментальных исследований, подтверждающие наличие фокусировки излучения и-РБЗ лазерами в плоскости р-п перехода. С этой целью измерялось распределение ближнего поля на различных

расстояниях от выходного зеркала при различных токах накачки. Доказано наличие фокусировки у и-РБЗ лазеров и показано, что этот эффект напрямую связан с наличием и-РБЗ генерации. Фокусировка не наблюдается при токе накачки меньше порогового или при преобладании Фабри-Перо генерации (при отсутствии просветления зеркал).

В четвёртом параграфе проведён анализ влияния ширины спектра на размер фокусного пятна.

Ненулевая ширина линии генерации приводит к возможности нерадиапьного распространения луча в и-РБЗ резонаторе. В классическом РБЗ лазере луч также может распространяться не перпендикулярно по отношению к штрихам решётки, однако период решётки Л для такого луча остаётся постоянным. В и-РБЗ структуре не радиальное распространение света приводит к изменению эффективного периода решётки по длине резонатора, ослаблению обратной связи для лучей, линия распространения которых не проходит через центр симметрии, и уширению линии генерации. Получено выражение, связывающее размер фокусного пятна с шириной спектральной линии и-РБЗ лазера:

Анализ случая внешних плоских граней показал, что преломление излучения на плоском выходном зеркале и-РБЗ лазера в случае параксиального распространения луча (числовая апертура меньше 0,2) не увеличивает размер фокусного пятна по сравнению с интегрально-оптическим случаем.

В пятом параграфе приведены данные экспериментальных исследований влияния ширины линии генерации на размер фокусного пятна. С этой целью исследовались спектральные характеристики излучения и-РБЗ лазера в разных точках фокусного пятна. Измерения проводились с помощью оптического спектроанализатора при сканировании одномодовым волокном вдоль фокальной плоскости. Пространственное разрешение составляло 5 мкм. Пространственно разрешённые спектральные измерения показали, что подавление боковых продольных мод в центре фокусного пятна на 15-20дБ выше чем на его краю. Полученные экспериментальные данные наглядно демонстрируют влияние ширины спектра излучения и-РБЗ лазера на размер фокусного пятна, теоретически проанализированное в предыдущем параграфе.

Пятая глава посвящена исследованию влиянию отражения от внешних плоских граней на пороговые и спектральные свойства и-РОС лазеров. Хорошо известно, что в

(4)

классических РОС лазерах фаза отражения (фаза решётки на последнем незаконченном периоде относительно внешней плоской грани) влияет на спектр продольных мод и при некоторых её значениях может приводить к срыву одночастотной генерации. Анализ проведён в работе Стрейфера и коллег [9]. В данной главе показано, что в отличие от классических РОС лазеров, фаза отражения у и-РОС лазеров является не постоянной, а плавно изменяется по ширине зеркала.

Проведён теоретический анализ влияния изменяющейся фазы отражения на спектральные и пороговые свойства и-РБЗ лазеров. Рассмотрены два предельных случая. Первый случай - "короткого и узкого" и-РОС лазера с кривизной решётки ро, много больше его длины Ь. Форма штрихов решётки такого лазера практически прямая, изменения фазы отражения на обоих зеркалах мало и поэтому его спектральные характеристики практически соответствуют характеристикам классического РОС лазера с отражением на торцах, хорошо известным из литературы [10]. Второй случай "длинного и широкого" и-РОС лазера с кривизной решётки ро, много меньше его длины Ь. В таком лазере изменение фазы отражения на переднем зеркале пренебрежимо мало, а на заднем оно может составлять до 2я и более. Полученная зависимость нормированного порогового усиления аЬ от нормированной брегговской расстройки 5Ь в точности повторяет хорошо известную дисперсионную кривую порогового усиления классического РОС лазера с фиксированной фазой отражения на одном зеркале и переменной на другом [10]. Полученный результат говорит о том, что в и-РОС лазере с такой геометрией частота и пороговое усиление любой из продольных мод зависят от угла распространения луча относительно оси симметрии резонатора. Поэтому "длинный и широкий" и-РОС лазер не может генерировать одночастотное излучение, а его ближнее поле представляет собой набор более тёмных и более светлых пятен в зависимости от значения порогового усиления.

Проведён теоретический анализ и-РОС лазера, близкого по своим характеристикам к имеющимся экспериментальным образцам (ширина выходного зеркала \У1=100 мкм, кривизна решётки ро=10 мм). Анализ показал, что ближнее поле такого лазера будет представлять собой чередование светлых и тёмных пятен и спектр лазера в различных точках выходного зеркала будет различным. Теоретическое рассмотрение проводилось для и-РОС резонатора, так как его анализ значительно проще, чем и-РБЗ резонатора, хотя результаты не будут сильно различаться. Экспериментально измеренное распределение интенсивности ближнего поля АЮаАз/СаАэ и-РБЗ лазера с

квантоворазмерной активной областью с такими же параметрами резонатора хорошо согласуется с расчётами зависимости нормированного от угла распространения. Пространственно разрешённые спектральные измерения также хорошо согласуются с теорией.

Таким образом, в данной главе исследовано влияние наличия отражения от внешних плоских граней в широкополосковых лазерах с искривлёнными штрихами решётки обратной связи. Показано, что для лучей распространяющихся под углом к оси резонатора фаза отражения зависит от угла распространения, что приводит к зависимости порогового усиления и резонансных частот от угла распространения луча по резонатору. Это, в свою очередь, приводит к неоднородности распределения интенсивности на выходном зеркале и изменению спектра генерации. Поэтому учёт влияния фазы отражения при конструировании и-РОС резонатора будет играть ключевую роль для обеспечения спектрального и пространственного совершенства излучения таких лазеров.

Заключение

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Проведён теоретический анализ пространственных свойств и-РБЗ лазеров. Теоретически и экспериментально показано наличие фокусировки выходного излучения и-РБЗ лазеров в плоскости р-п перехода. Выявлены механизмы, определяющие размер фокусного пятна

2. Проведено комплексное и теоретическое и экспериментальное исследование спектральных свойств и-РБЗ лазеров. Показано, что и-РБЗ лазеры работают в одночастотном режиме генерации с подавлением боковых продольных мод до 30 дБ и более при кЬ=1.7.

3. Теоретически и экспериментально изучено влияние ширины спектральной линии и-РБЗ лазера на размер фокусного пятна. Показано, что влияние ширины спектра во многих случаях является ключевым фактором, определяющим размер фокусного пятна.

4. Проанализировано влияние фазы отражения на торцах резонатора на пороговые и спектральные свойства и-РОС лазеров. Показано, что фаза отражения на торцах лазера с искривлённой решёткой обратной связи не постоянна, а плавно изменяется по ширине выходного зеркала. Показано, что влияние фазы отражения может

приводить к срыву одночастотной генерации и требует учёта при проектировании реальных устройств.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. В.В.Дюделев, В.И.Кучинский, Г.С.Соколовский, "Лазер с искривленными штрихами распределенного брегговского зеркала, обеспечивающий фокусировку выходного излучения", Четвертая Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 3-6 декабря 2002.

2. Д.АЛнсон, Э.У.Рафаилов, В.В.Дюделев, Г.С.Соколовский, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, А.К.Брюс, Дж.Г.Марш, В.Сиббет, "Полупроводниковый лазер с искривлёнными штрихами распределённого брегговского зеркала", Международный семинар по оптоэлектронике, С-Петербург, Россия, 27-28 ноября

2003.

3. В.В.Дюделев, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, Г.С.Соколовский, "Полупроводниковый лазер с искривленными штрихами распределенного брегговского зеркала", Итоговый семинар по физике и астрономии по результатам конкурса грантов для молодых ученых С-Петербурга, С-Петербург, Россия, 26 апреля 2004.

4. В.В.Дюделев, В.И.Кучинский, Г.С.Соколовский, "Фокусировка излучения в лазере с искривленными штрихами распределенного брегговского зеркала", Шестая Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 6-10 декабря

2004.

5. G.S.Sokolovskii, I.M.Gadjiev, A.G.Deryagin, V.V.Dudelev, S.N.Losev, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Broad area self-focused distributed Bragg reflector laser diodes", 20th Anniversary Meeting Advanced Solid-State Photonics, Vienna, Austria, 6-9 February 2005.

6. G.S.Sokolovskii, LM.Gadjiev, A.G.Deryagin, V.V.Dudelev, S.N.Losev, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, Y.G.Boucher, "Beam-focused Broad Area DBR Laser Diodes", Laser Application and Technologies LAT'2005, St.Petersburg, Russia, 11-15 May 2005.

7. G.S.Sokolovskii, V.V.Dudelev, I.M.Gadjiev, S.N.Losev, A.G.Deryagin, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Beam-focused broad area distributed Bragg reflector laser diodes", 5th Belarussian-Russian Workshop Semiconductor lasers and systems, Minsk, Belarus, 1-5 June 2005.

8. G.S.Sokolovskii, V.V.Dudelev, I.M.Gadjiev, S.N.Losev, A.G.Deryagin, V.LKuchinskii E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Focused output from 100 p.m aperture QW laser diode with curved grating", LOED.20p, Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology (NANO-2005), St.Petersburg, Russia, 20-25 June 2005.

9. G.S.Sokolovskii, I.M.Gadjiev, A.G.Deryagin, V.V.Dudelev, S.N.Losev, V.LKuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Beam-focused broad area distributed Bragg reflector laser diodes", Advanced Solid-State Photonics 2005 (ASSP2005), TOPS Vol. 98, I.Sorokina and C.Denman eds.

10. Г.С.Соколовский, В.В.Дюделев, И.М.Гаджиев, С.Н.Лосев, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, Э.У.Рафаилов, В.Сиббет, "Особенности фокусировки выходного излучения в лазере с распределённым брэгговским зеркалом с искривлёнными штрихами", Письма в ЖТФ, 2005, т.31(19), с.28-34.

Цитированная литература:

[1] Винокуров Д.А., Капитонов В.А., Лютецкий А.В., Николаев Д.Н., Пихтин Н.А., Рожков А.В., Рудова Н.А., Слипченко С.О., Станкевич А.Л., Фетисова Н.В., Хомылев М.А., Шамахов В.В., Борщёв К.С., И.С.Тарасов, "Исследование характеристик полупроводниковых лазеров на основе асимметричных гетероструктур со сверхтолстым волноводом (Л.=1060 нм) при импульсном режиме накачки", Письма в ЖТФ, 2006, т.32(16), с. 47-55.

[2] Блохин С.А., Малеев Н.А., Кузьменков А.Г., Шерняков Ю.М., Новиков И.И., Гордеев Н.Ю., Дюделев В.В., Соколовский Г.С., Кучинский В.И., Максимов М.В., Устинов В.М., Ковш А.Р., Михрин С.С., Леденцов Н.Н., М.М.Кулагина, "Вертикально-излучающие лазеры на основе массивов субмонослойных квантовых точек InGaAs", ФТП, 2006, т. 40(5), с. 633-638.

[3] Алфёров Ж.И., Кижаев К.Ю., Куксенков Д.В., Кучинский В.И., Никишин С.А., Портной Е.Л., Смирницкий В.Б., "Гетеролазеры с распределённой обратной связью (А.=1,55 мкм), работающие в непрерывном режиме при комнатной температуре", Письма в ЖТФ, 1987 т.13(9), с.513-517.

[4] N. Eriksson, P. Modth, A. Larsson, "Design Optimization of Hyperbolic Unstable-Resonator Semiconductor Lasers" IEEE Journal of Quant. El., 2001, v. 37(8), pp. 10951102.

[5] H.Kogelnik, C.V.Shank, "Coupled-wave theory of distributed feedback lasers", Journal of Appl. Phys, 1972, v.43(5), pp.2327-2335.

[6] Р.Ф.Казаринов, Р.А.Сурис, "Инжекционный гетеролазер с дифракционной решёткой на контакной поверхности", ФТП, 1972, т.6(7), с. 1359-1365.

[7] S.Wang, "Principles of Distributed Feedback and Distributed Brag-Reflrctor Lasers", IEEE Journal of Quant. EL, 1974, v.l0(4), pp.413-427.

[8] R.Shubert "Theory of optical-waveguide distributed laser with nonuniform gain and coupling", Journal of Applied Physics, 1974, v. 45(1), pp. 209-215

[9] W.Streifer, D.R.Scifres, R.D.Burham, "Longitudional modes in distributed feedback lasers with external reflectors", Journal of Appl. Phys, 1975, v.46, No.l, pp.247-249.

[10] Agrawal G.P., Dutta N.K. Semiconductor lasers. Second Edition. New York: Van Nostrand Reinhold, 1993, p. 334.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 08.11.2006. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 965Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14

Тел./факс: 297-57-76

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Дюделев, Владислав Викторович

Содержание.

Введение.

Глава1. Основные характеристики полупроводниковых лазеров.

Часть 1. Пространственные характеристики выходного излучения лазеров с широким полоском.

§1.1.1. Пространственные характеристики выходного излучения лазеров с широким полоском и торцевым выводом излучения.

§ 1.1.2. Лазеры с неустойчивым резонатором.

§1.1.3. Лазеры с полной цилиндрической симметрией резонатора.

Часть 2. Теоретические основы лазеров с распределенной обратной связью (РОС).

§1.2.1. Теоретические основы лазеров с РОС. Теория связанных волн.

§1.2.2. Теоретические основы лазеров с РБЗ.

§ 1.2.3. Учёт отражения на торцах.

Глава 2. Принципы работы и конструкция лазера с искривлёнными штрихами распределённого брегговского зеркала (и-РБЗ).

§2.1. Уравнения связанных волн для и-РБЗ лазера.

§2.2. Описание исследуемых и-РБЗ лазеров. Конструкция. Технология изготовления.

Глава 3. Исследование спектральной селективности и-РБЗ резонатора.

§3.1. Спектральная селективность и-РБЗ резонатора - интегрально-оптический случай

§3.2. Исследование спектральных характеристик и-РБЗ лазеров с плоскими внешними гранями.

Глава 4. Исследование пространственных характеристик излучения и-РБЗ лазеров.

§4.1. Пространственные характеристики и-РБЗ лазера в интегрально-оптическом случае

§4.2. Пространственные характеристики и-РБЗ лазера с внешними плоскими гранями.

4.2.1. Пространственные характеристики и-РБЗ лазера с плоскими внешними гранями в параксиальном приближении.

4.2.2. Оценка влияния более сильного преломления выходного излучения на краях плоского выходного зеркала на размер фокусного пятна.

§4.3. Экспериментальное исследование пространственных характеристик выходного излучения и-РБЗ лазеров.

§ 4.4. Влияние спектрального состава излучения и-РБЗ лазера на размер фокусного пятна.

4.4.1. Влияние ширины спектра генерации на размер фокусного пятна и-РБЗ лазера -интегрально-оптический случай.

4.4.2. Влияние ширины линии генерации на размер фокусного пятна и-РБЗ лазера с плоскими внешними гранями.

§4.5. Исследование пространственного распределения спектрального состава излучения и-РБЗ лазеров в фокальной плоскости.

Глава 5. Влияние фазовых эффектов, возникающих на плоском сколотом зеркале, на спектральной состав и пороговые характеристики и-РОС и/или и-РБЗ лазеров.

Введение диссертация по физике, на тему "Пороговые, спектральные и пространственные характеристики GaAs/AlGaAs лазеров с искривленными штрихами брегговской решетки обратной связи, обеспечивающей фокусировку выходного излучения"

Актуальность темы

В настоящее время полупроводниковые лазеры применяются в различных областях науки и техники, таких как запись и хранение данных, передача информации по волоконным линиям связи, фотомедицина [51, 52], накачка кристаллов [55, 56] и твёрдотельных лазеров [53, 54] и т.д. Основными характеристиками полупроводниковых лазеров, определяющими область их применений, являются: монохроматичность, мощность и направленность излучения, эффективность, быстродействие и компактность. Наиболее распространёнными конструкциями полупроводниковых лазеров, в которых существенно улучшены те или другие характеристики являются следующие: лазеры с резонатором Фабри-Перо (так называемые торцевые лазеры) с узким полоском, излучающие на одной пространственной моде, мощные лазеры с широким полоском, излучающие на нескольких поперечных и продольных модах, с мощностью выходного излучения до 10-15 Вт и более [1,2,7], вертикально излучающие лазеры [46], и лазеры с распределённой обратной связью (РОС) и распределённым брегговским зеркалом (РБЗ) [47] и др.

Фокусировка выходного излучения торцевых лазеров осложняется несколькими факторами. Во-первых, расходимость излучения в плоскости р-п перехода и в перпендикулярной ему плоскости различается вследствие разницы размеров волновода в этих направлениях. Особенно ярко этот эффект выражен у мощных торцевых лазеров с широким полоском. Эффективный ввод выходного излучения торцевых лазеров в ООВ успешно осуществлён в основном для лазеров с узким полоском, генерирующих излучение на одной поперечной моде. Коэффициент ввода излучения таких лазеров в ООВ достигает на сегодняшний день 95%. К сожалению, мощность таких лазеров ограничена порогом катастрофической деградации зеркал и не превышает 300-500 мВт [3]. Фокусировка излучения мощных лазеров с широким полоском, в дополнение к первому фактору осложняется наличием генерации в каналах (или "шпотованием") [34, 35, 36] и многомодовым составом выходного излучения При фокусировке это ведёт к увеличению размера фокусного пятна, делая эффективный ввод излучения мощных широкополосковых лазеров в ООВ трудноразрешимой задачей. Наилучшие результаты по вводу выходного излучения полупроводниковых лазеров с широким полоском в ООВ достигаются при использовании сложных в изготовлении линз на основе градиентных волокон. Однако и в этом случае эффективность ввода не превышает 30% [61, 62].

В свете выше перечисленных трудностей, весьма привлекательным выглядит применение для решения проблемы фокусировки излучения лазеров с широким полоском различных интегрально-оптических элементов, эффективность которых была продемонстрирована на лазерах с дифракционным выводом излучения [24, 25, 27, 66]. Однако лазеры с дифракционным выводом излучения имеют низкую внешнюю квантовую эффективность вследствие дифракции более 50% излучения в подложку.

Применение в качестве элемента обратной связи брегговской решётки с цилиндрической формой штрихов в торцевом лазере является особенно привлекательным, так как такая конструкция позволяет объединить в себе сразу несколько выгодных качеств: высокую мощность за счёт применения широкого полоска, фокусировку излучения, за счёт цилиндрической симметрии резонатора, и одночастотный режим генерации за счёт применения в качестве элемента обратной связи распределённого брегговского зеркала с искривлёнными штрихами. Однако исследованию лазеров подобной конструкции не уделялось большого внимания ни в отечественной, ни в зарубежной технической литературе.

Основная цель диссертационной работы:

1. Практическая реализация нового типа полупроводникового лазера - и-РБЗ лазера с искривлёнными штрихами брегговской решётки обратной связи, обеспечивающей одночастотный режим генерации и фокусировку выходного излучения;

2. Исследование пороговых, спектральных и пространственных характеристик и-РБЗ лазеров.

Научная новизна и практическая ценность работы заключаются в следующем:

2. Проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование спектральных свойств и-РБЗ лазеров.

Совокупность представленных в диссертации экспериментальных данных и теоретический анализ позволяет сформулировать следующие научные положения, выносимые на защиту: Положение 1

Использование распределённого брегговского зеркала с искривлёнными штрихами и клиновидного полоска, образующих резонатор полупроводникового лазера с цилиндрической симметрией, при &Ь=1.7 (к - коэффициент связи, Ь - длина брегговского зеркала) позволяет получить одночастотную генерацию с подавлением боковых мод до 30 дБ.

Положение 3

Размер фокусного пятна лазера с распределённым брегговским зеркалом с искривлёнными штрихами и клиновидным полоском, обеспечивающими цилиндрическую симметрию резонатора, определяется тремя факторами: числовой апертурой и-РБЗ лазера, преломлением излучения на плоском выходном зеркале и спектральным совершенством выходного излучения.

Положение 4

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Четвёртой Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 3-6 декабря 2002 г.; Международном семинаре по оптоэлектронике, С-Петербург, Россия 27-28 ноября 2003г.; Итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам конкурса грантов для молодых учёных С-Петербурга, С-Петербург, Россия, 26 апреля 2004 г.; 6-й Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, С-Петербург, Россия, 6-10 декабря 2004 г.; на 20-й международной конференции Advanced Solid-State Photonics, Вена, Австрия, 6-9 февраля, 2005 г.; на международной конференции LAT'2005, С-Петербург, Россия, 11-15 мая 2005 г.; 5-ом международном Белорусско-Российском семинаре Semiconductor lasers and systems, Минск, Республика Беларусь, 1-5 июня 2005 г.; Международной конференции

Nanostructures: Physics and Technology, С-Петербург, Россия, 20-25 июня 2005 г.; а также на научных семинарах лаборатории интегральной оптики на гетероструктурах ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.

Публикации

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Диссертация включает 47 рисунков и список литературы из семидесяти трех наименований. Общий объём диссертации 127 страниц.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

2. Проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование спектральных свойств и-РБЗ лазеров. Показано, что и-РБЗ лазеры работают в одночастном режиме с подавлением боковых продольных мод до 30 дБ и более.

3. Теоретически и экспериментально изучено влияние ширины спектральной линии и-РБЗ лазера на размер фокусного пятна. Показано, что "спектральная" фокусировка во многих случаях является ключевым фактором определяющим размера фокусного пятна.

Основное содержание диссертации основано на следующих работах:

2. Д.А.Янсон, Э.У.Рафаилов, В.В.Дюделев, Г.С.Соколовский, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, А.К.Брюс, Дж.Г.Марш, В.Сиббет "Полупроводниковый лазер с искривлёнными штрихами распределённого брегговского зеркала", Международный семинар по оптоэлектронике, С-Петербург, Россия, 27-28 ноября 2003 г.

6. G.S.Sokolovskii, I.M.Gadjiev, A.G.Deryagin, V.V.Dudelev, S.N.Losev, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, Y.G.Boucher, "Beam-focused Broad Area DBR Laser Diodes", Laser Application and Technologies LAT'2005, St.Petersburg, Russia, 11-15 May, 2005.

8. G.S.Sokolovskii, V.V.Dudelev, I.M.Gadjiev, S.N.Losev, A.G.Deryagin, V.I.Kuchinskii E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Focused output from 100 um aperture QW laser diode with curved grating", LOED.20p, Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology (NANO-2005), St.Petersburg, Russia, 20-25 June 2005.

9. G.S.Sokolovskii, I.M.Gadjiev, A.G.Deryagin, V.V.Dudelev, S.N.Losev, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Beam-focused broad area distributed Bragg reflector laser diodes", Advanced Solid-State Photonics 2005 (ASSP2005), TOPS Vol. 98, I.Sorokina and C.Denman eds.

10. Г.С.Соколовский, В.В.Дюделев, И.М.Гаджиев, С.Н.Лосев, А.Г.Дерягин, В.И.Кучинский, Э.У.Рафаилов, В.Сиббет "Особенности фокусировки выходного излучения в лазере с распределённым брэгговским зеркалом с искривлёнными штрихами", Письма в ЖТФ, 2005, т.31(19), с.28-34. (G.S.Sokolovskii, V.V.Dudelev, I.M.Gadjiev, S.N.Losev, A.G.Deryagin, V.I.Kuchinskii, E.U.Rafailov, W.Sibbett, "Output radiation focusing in curved-grating distributed Bragg reflector laser", Tech. Phys. Lett., 2005, v.31(10), pp. 824-826,.)

Заключение

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Дюделев, Владислав Викторович, Санкт-Петербург

1. D.Z.Garbuzov, N.Y.Antonishkis, S.N.Zhigulin, N.D. 1.'inskaya, A.V.Kochergin, D.A. Livshits, E.U.Rafailov, M.V.Fuksman, "High power buried InGaAsP/GaAs (A=0.8 |im) laser diodes", Appl.Phys.Lett., 1993, 62, pp. 1062-1064,

2. D.Z.Garbuzov, N.Y.Antonishkis, A.D.Bondarev, A.B.Gulakov, S.N.Zhigulin, N.I.Katsavets, A.V.Kochergin, E.U. Rafailov, "High power Я=0.81 ¡im InGaAsP/GaAs SCH SQW lasers", IEEE J. Quant. Electron., 1991, 27(6), pp. 1531-1536.

3. D.Botez, L.J.Mawst, "Phase-locked laser arrays revisited", IEEE Circuits and Devices Magazine, 1996,12, pp. 25-32,

4. D.A.Francis; C.J.Changhashain; K.Eason, "Effect of facet roughness on etched-facet semiconductor laser diodes", Appl.Phys.Lett., 1996, 68(12), pp. 1598-1600,

5. J.N.Walpole, E.S.Kintzer, S.R.Chinn, C.A.Wang, L.J.Missaggia, "High-power strained-layer InGaAs/AlGaAs tapered traveling-wave amplifier", Appl.Phys.Lett., 1992, 61(7), pp. 740742.

6. Agraval G.P. "Semicoductor lasers" Van Nostrand Reinhold, N-Y., 1993, p. 334

7. G.S.Sokolovskii, E.U.Rafailov, D.J.L.Birkin, W.Sibbett, "High-power laser structures incorporating novel curved-gratings", Journal of Optical and Quant. El., 1999, v.31(3), pp.215-221.

8. G.S.Sokolovskii, E.U.Rafailov, D.J.L.Birkin, W.Sibbett, "Novel high-power laser structures incorporating curved-gratings", IEEE Journal of Quant. El., 2000, v.36(12), pp. 1412-1420.

9. P.P.Gmols, P.I. Kuindersma, V.Es-Spikeman, I.A.F.Baele, "Yield and device characteristics of DFB lasers: statistics and novel coating design in theory and experiment", IEEE Journal of Quantum Electronics, 1989, v. 25(8), pp.1303-1313.

10. W.Streifer, D.R.Scifres, R.D.Burham, "Longitudional modes in distributed feedback lasers with external reflectors", ", Journal of Appl. Phys, 1975, v.46(l), pp.247-249.

11. Y.Glinski, T.Makino, "Yield analysis of second order DSm DFB lasers and implications for design", IEEE Journal of Quant. El., 1987, v.23(6), pp.849-859.

12. T.Matsuoka, Y.Yoshikuni, G.Motosugi, "Dependence of single-longitudional mode probability on DFB laser facet structure", Electronics letters, 1985, v.21(24), pp.1151-1152.

13. G.Motosugi, Y.Yoshikuni, T.flcegami, Single-longitudional mode condition for DFB lasers", Electronics letters, 1985, v.21(8), pp.352-353.

14. H.Kogelnik, C.V.Shank, "Coupled-wave theory of distributed feedback lasers", Journal of Appl. Phys, 1972, v.43(5), pp.2327-2335.

15. F.Koyama, Y. Suenatsu, S.Arai, Tanbun-Ek Tawee, "1.5-1.6 ¡im GalnAsPInP Dinamic-Single-Mode (DSM) Lasers with Distributed Dragg Reflector", IEEE, Journal of Quant. El., 1983, v. 19(6), p. 1042-1051.

16. R.Shubert "Theory of optical-waveguide distributed laser with nonuniform gain and coupling", Journal of Appl. Phys.,1974, v.45(l), pp. 209-215.

17. C.A. Гуревич, С.Ю. Карпов, E.JI. Портной "Фазовые особенности отражения света брэгговским зеркалом, обусловленным скачком диэлектрической проницаемости на его границе", Письма в ЖТФ, 1986, т. 11(16), с. 989-993.

18. С.А. Гуревич, С.Ю. Карпов, E.JL Портной "О спектральной зависимости коэффициента отражения брэгговского зеркала", Письма в ЖТФ, 1984, т. 10(15), с.945-949.

19. S.Wang "Principles of Distributed Feedback and Distributed Brag-Reflrctor Lasers", IEEE, Journal of Quantum Electronics, 1974, v. 10(4), pp.413-427.

20. B.B. Николаев, Г.С. Соколовский, M.A. Калитеевский, "Брэгговские отражатели для цилиндрических волн", Физика и техника полупроводников, 1999, т. 33 (2), с. 174-179.

21. N. Eriksson, A. Larsson, М. Uemukai, Т. Suhara, "Parabolic-Confocal Unstable-Resonator Lasers Modeling and Experiments", IEEE Journal of Quant. EL, 1998, v. 34(5), pp. 858867.

22. N. Eriksson, P. Modth, A. Larsson, "Design Optimization of Hyperbolic Unstable-Resonator Semiconductor Lasers" IEEE Journal of Quant. El., 2001, v. 37(8), pp. 1095-1102.

23. S. Kristjansson, N. Eriksson, M. Li, A. Larsson "Optical Field Analysis of Circular Grating-Coupled Surface-Emitting Lasers with Integrated Focusing Outcoupler", IEEE Journal of Quant. El., 1998, v. 34(5), pp. 834-840.

24. P. Modth, N. Eriksson, M. Q. Teixeiro A. Larsson, T. Suhara "Deep-Etched Distributed Braggg Reflector Lasers with Curved Mirrors Experiments and Modeling" IEEE Journal of Quant. El., 2001, v. 37(6), pp. 752-761.

25. S. Kristjansson, N. Eriksson, P. Modth, A. Larsson, "Grating-Based Surface-Emiting Tapered Unstable Resonator Lasers Simulations and Experiments", IEEE Journal of Quant. El„ 2001, v. 37(11), pp. 1441-1448.

26. A.P. Bogatov, P.G. Eliseev, M.A. Man'ko, G.T. Mikaelyan, У.М. Popov, "Ingection lasers with an unstable resonator", Sov. Journal Quant. El., 1980, v. 10(5), pp. 620-622.

27. S.A. Bielalc, C.G. Fanning, Y. Sun, S.S. Wong, A.E. Siegman, "Reactive-Ion-Etched Diffraction-Limited Unstable Resonator Semiconductor Lasers", IEEE Journal of Quant. EL, 1997, v. 33(2), pp. 219-230.

28. M.L. Tilton, G.C. Dente, A.X. Paxton, J. Cser, R.K. DeFreez, C. Moeller, D. Depatie, "High power, nearly diffraction-limited output from a semiconductor laser with an unstable resonator", IEEE Journal of Quant. EL, 1991, v. 27(9), pp. 2098-2108.

29. S.T. Srinivasan, C.F. Schaus, S.-Z. Sun, E.A.Armour,S.D. Hersee, J.G.McInerney, "High power spatially coherent operation of unstable resonator semiconductor lasers with regrown-lens trains," Applied Phys. Lett., 1992, v. 61(11), pp. 1272-1274.

30. A.Yariv, M. Nakamura, "Periodic structure for integrated optics," IEEE Journal of Quant. EL, 1977, v. 13(4), pp. 233-253.

31. R.J. Lang, D. Mehuys, D.F. Welch, L. Goldberg, "Spontaneous filamentation in broad-area semiconductor lasers," IEEE Journal of Quant. EL, 1994, v. 30(3), pp. 685-694.

32. Marciante J.R., Agraval G.P., "Nonlinear mechanisms of filamentation in broad-area semiconductor lasers," IEEE Journal of Quant. EL, 1996, v. 32(4), pp. 590-596.

33. A.H. Paxton, G.C. Dante "Filament formation in semiconductor laser gain region," IEEE Journal Selected Topics Quant. EL, 1991, v. 70, pp 2921-2925.

34. W.Streifer, , R.D.Burham, D.R.Scifres "Effect of External Reflectors on Longitudal Modes of Distributed Feedback Lasers", ", IEEE Journal of Quant. EL, 1975, v. 11(4), p.154-161.

35. Y.Itaya, T.Matsuoka, K.Kuroiwa, T.Ikegami, "Longitudinal mode behaviors of 1.5 /xm range GalnAsP/InP distributed feedback lasers", IEEE Journal of Quant. EL, 1984 v. 20(3), pp. 230-235.

36. Itaya, Y., Wakita, K., Motosugi, G., Ikegami, Т., "Phase control by coating in 1.56 /xm distributed feedback lasers", IEEE Journal of Quant. EL, 1985 ,v. 21(6), pp. 527- 533.

37. Kitamura, M., Yamaguchi, M., Murata, S., Mito, I., Kobayashi, K., "High-performance single-longitudinal-mode operation of InGaAsP/InP DFB-DC-PBH LD's", IEEE Journal of Light Wave Tech., 1984, v.2(4), pp. 363- 369.

38. Haus, H„ Shank, C., "Antisymmetric taper of distributed feedback lasers", IEEE Journal of Quant El., 1976, v. 12(9), pp. 532- 539.

39. Erdogan Т., King 0., Wicks G.W., Hall D.G., Anderson E.H., Rooks A.J., "Cyrcularly symmetric operation of a concentretic-cyrcle-grating, surface emitting, AlGaAs/GaAs quantum well semiconductor laser", Appl. Phys. Lett., 1992, v. 60(16), pp. 1921-1923.

40. Кейси X., Паниш M., "Лазеры на гетерострутурах", Москва, "Мир",1981, 323 с.

41. O'Brien S., Welch D.F., Parke R., Mehuys D„ Dzurko K„ Lang R„ Waarts R„ "Operating characteristics of a high-power monolithically integrated flared amplifier master oscillator power amplifier", IEEE Journal of Quant. El. 1993, v.29 (6), pp. 2052- 2057

42. Р.Ф.Казаринов, Р.А.Сурис, "Инжекционный гетеролазер с дифракционной решёткой на контакной поверхности", ФТП, 1972, т.6(7), с. 1359-1365.

43. Yariv, A "Coupled-mode theory for guided-wave optics" IEEE Journal of Quant. El., 1973,v. 9(9), pp. 919- 933.

44. Kazarinov, R., Henry, C., "Second-order distributed feedback lasers with mode selection provided by first-order radiation losses", ШЕЕ Journal of Quant. EL, 1985, v. 21(2), pp. 144150.

45. А. Джерард, Дж.М. Бёрч "Введение в матричную оптику", М., "Мир", 1978, 343 стр.

46. Parrish, J., Deutsch, Т., "Laser photomedicine", IEEE Journal of Quant. El., 1984, v. 20(12), pp. 1386 1396

47. Pratesi, R„ "Diode lasers in photomedicine", IEEE Journal of Quant. El., 1984, v. 20(12), pp.1433 1439.

48. Su, Y.J., Tsai, S.W., Chen, Y.F., "Design criteria in high power diode-pumped, mode-locked laser with nonlinear mirror", Lasers and Electro-Optics CLEO/Pacific Rim 15-19 Dec. 2003, v. 2, pp. 764.

49. Chen, Y.S., Tsai, S.W., Wang, S.S., Chen, Y.F., "Diode-pumped Q-switched yellow laser with single-pass sum-frequency mixing: comparison between PPLN and PPKTP", Lasers and Electro-Optics, CLEO/Pacific Rim 2003 Dec. 15-19, v. 2, , p.491.

50. Pavel, N., Taira, Т., "High-power continuous-wave intracavity frequency-doubled Nd:GdVO/sub 4/-LBO laser under diode pumping into the emitting level", IEEE Journal of Selected Topics in Quant. El., 2005, v 11(3), pp.631 637.

51. Shimpe R., "Cylindrical diffraction grating couplers and distributed feedback resonators for guided wave devices", U.S. Patent 4 743 083, May 10,1988.

52. Toda M., "Single-Mode Behavior of a Circular Grating for Potential Disk-Shaped DFB Lasers", IEEE Journal of Quant. El., 1999,v. 26(3), pp. 473 481

53. Wu С., Makino Т., Maciejko R., Najafi S.I., Slivans M., "Simplified coupled-wave equations for cylindrical waves in circular grating planar waveguides", Journal of Lightwave Tech., 1992, v.lO(ll), pp. 1575-1589

54. Wu C., Makino Т., Najafi S.I., Maciejko R„ Slivans M., Glinski j., Fallahi M„ "Treshold gain and treshold current analysys of circular grating DFB and DBR lasers", IEEE Journal of Quant. EL, 1993,v. 29(10), pp. 2596 2606

55. Shah V.S., Curtis 1., Vodhanel R.S., Bour d.P., Yong W.C., "Efficient Power coupling from 980-nm, broad-area laser to a single-mode fiber using a wedge-shaped fiber endface", Journal of Lightwave Tech., 1990, v.8(10),pp. 1313-1318

56. Yoda H., Shiraishi K., "A new Scheme of a lensed fiber employing a wedge shaped graded-index fiber tip for the coupling between high-power laser diodes and single-mode fibers", Journal of Lightwave Tech., 2001, v,19(12), pp. 1910-1917

57. Pepper D.M., Craig R.R., "Laser with grating feedback unstable resonator", U.S. Patent 4 803 696, Feb. 7, 1989.

58. Lang R.J., "Design of aberration-corrected curved-mirror and curved-grating unstable resonator diode laser", IEEE Journal of Quant. EL, 1993,v. 30(1), pp. 31 36.

59. Kristjansson S., Eriksson N., Shread S.J., Larsson A. "Circular grating-coupled surface-emitter with high-quality focused beam", IEEE Photonics Tech. Lett., 1999, v.l 1(5), pp. 497499.

60. Eriksson N., Bengston J., Li M. Modth P., Larsson A., "Surface-emitting unstable-resonator laser with integrated diffractive beam forming elements", IEEE Photonics Tech. Lett., 1997, v.9(12), pp. 1570-1572.

61. O'Brien S., Lang R., Parke R., Majjor J., Welch D.F., Mehuys D., "2.2-W continuous-wave diffraction-limited monolithically integrated master oscillator power amplifier at 854 nm", IEEE Photonics Tech. Lett., 1997, v.9(4), pp. 440-442.

62. Butler J.K., Acley D.E., Botez D., "Coupled-mode analysis of phase-locked injection laser arrays", Applied Phys. Lett, 1984, v.44(3), pp. 293-295.

63. Kapon d., Lindsey C.P., Smith J.S., Margalit S., Yariv A., "Inverted-v chirped phased arrays of gain-guided GaAs/GaAlAs diode lasers", Applied Phys. Lett, 1984, v.45(12), pp. 12571259.

64. Ackley D.E., "Single longitudinal mode operation of high power multiple-stripe injection lasers", Applied Phys. Lett, 1982, v.42(2), pp. 152-154.

65. Botez D., Jansen M., Mawst L.J., Peterson G., Roth T.J., "Watt-range, coherent, uniphase powers from phaselocked arrays of antiguided diode lasers", Applied Phys. Lett, 1991, v.58(19), pp. 2070-2072.

66. Дюделев В.В., "Полупроводниковые лазеры с искривлённой брэгговской решёткой, обеспечивающей фокусировку выходного излучения", Магистерская диссертация, СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2002 г., 62. с.