Исследование эффектов пространственной неоднородности накачки и оптического поля в полосковых инжекционных лазерах и полупроводниковых оптических усилителях
Диссертация
Двойная модуляция излучения током накачки и изменением фактора оптического ограничения реализуется в лазерах с дополнительными боковыми контактами для приложения сигналов управляющего напряжения. При определенном выборе сигналов тока и напряжения реализуется режим коррекции формы выходного оптического импульса, использование которого приводит к заметному уменьшению ошибок при передаче оптических… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Влияние процессов бокового дрейфа и диффузии носителей и растекания тока накачки на статические и динамические характеристики полосковых лазеров
- 1. 1. Общий подход к анализу характеристик полупроводниковых лазеров
- 1. 2. Количественная динамическая модель полоскового лазера
- 1. 3. Дрейф и диффузия носителей в активной области
- 1. 4. Электронная и дырочная компоненты тока в распределенной лазерной структуре
- 1. 5. Динамическое влияние профиля распределения концентрации носителей на форму поперечной моды в гребневом волноводе
- 1. 6. Сравнение экспериментальных данных и результатов расчета
- 1. 7. Влияние процессов дрейфа и диффузии носителей на характеристики лазеров гребневого типа
- Глава 2. Высокочастотная модуляция излучения полупроводниковых полосковых лазеров посредством изменения фактора оптического ограничения
- 2. 1. Лазерная структура
- 2. 2. Статические и динамические характеристики
- 2. 3. Анализ работы 4-х контактного лазера в динамическом режиме
- 2. 4. Модуляция фактора оптического ограничения
- 2. 5. Двойная модуляция тока накачки и фактора оптического ограничения
- 2. 6. Детальный анализ работы 4-х контактного лазера в режимах прямой и боковой модуляции
- 2. 7. Двойная модуляция 4-х контактного лазера
- Глава 3. Влияние перекрытия профиля распределения носителей и основной поперечной моды на статические и динамические характеристики полупроводниковых оптических усилителей
- 3. 1. Количественная двумерная модель полупроводникового оптического усилителя. Основные уравнения
- 3. 2. Продольные и поперечные изменения концентрации носителей и плотности фотонов
- 3. 3. Граничные условия
- 3. 4. Сдвиг фазы входного сигнала в оптическом усилителе
- 3. 5. Статические и динамические характеристики оптического усилителя с гребневым волноводом
- 3. 6. Анализ характеристик оптических усилителей различных конструкций
Список литературы
- R. Nagarajan, M. 1. hikawa, Т. Fukushima, R.S. Geels, and J.E. Bowers, «Highspeed quantum-well lasers and carrier transport effects», IEEE Journal of Quantum Electronics, v. 28, 1992, pp. 1990−2008.
- R. Nagarajan, M. Ishikawa, and J.E. Bowers, «Effect of carrier transport on relative intensity noise and critique of K-factor predictions of modulation response», Electronics Letters, v. 28, 1992, pp. 846−847.
- J.E. Bowers, «High speed semiconductor laser design and performance», Solid State Electronics, vol. 30, 1987, pp. 1−11.
- R. Nagarajan, T. Fukushima, S.W. Corzine and J.E. Bowers, «Effects of carrier transport on high speed quantum well lasers», Applied Physics Letters, vol. 59, 1991, pp. 1835−1837.
- M.S. Wartak, T. Makino and Y. Chen, «Effect of quantum carrier and escape time on frequency chirp in multiple-quantum-well lasers», Journal of Applied Physics, vol. 33, 1995, pp. 1149−1153.
- C.B. Козырев, А. Я. Шик, «Захват носителей квантовыми ямами в гетероструктурах», ФТП, т. 19, № 9, 1985, стр. 1667−1670.
- R.F. Kazarinov and M.R. Pinto, «Carrier transport in laser heterostructures», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 30, 1994, pp. 49−53.
- M. Grupen and K. Hess, «Self-consistent calculation of the modulation response for quantum well laser diodes», Applied Physics Letters, vol. 65, 1994, pp. 24 542 456.
- G.A. Kozinovsky, M. Grupen, and K. Hess, «Effect of carrier charge imbalance on the threshold current in diode-lasers with thin intrinsic quantum-wells», Applied Physics Letters, v. 65, 1994, pp. 3218−3220.
- R. Bonello, and I. Montrosset, «Analysis of multisection and multielectrode semiconductor lasers», IEEE Journal of Lightwave Technology, vol 10, 1992, pp. 1890−1900.
- R. Schatz, «Dynamics of spatial hole-burning effects in DFB lasers», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 31, 1993, pp. 1981−1993.
- A.J. Lowery, «Dynamics of SHB-induced mode instabilities in uniform DFB lasers», Electronics Letters, vol. 29, 1993, pp. 1852−1854.
- J.E.A. Whiteaway, «Theoretical analysis of current spreading in stripe-geometry injection lasers», IEE Proceedings I, vol. 129, 1982, pp. 89−95.
- N. Chinone, «Nonlinearity in power-output-current characteristics of stripe-geometry injection lasers», Journal of Applied Physics, vol. 48, 1977, pp. 3237−3243.
- B.W. Hakki, «GaAs double heterostructure lasing behavior along the junction plane», Journal of Applied Physics, vol. 46, 1975, pp. 292−302.
- W.W. Ng, and E.A. Sovero, «An analytic model for the modulation response of buried heterostructure lasers», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 20, 1984, pp. 1008−1015.
- N. Chinone, K. Aiki, M. Nakamura, and R. Ito, «Effects of lateral mode and carrier density profile on dynamic behaviors of semiconductor lasers», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 14, 1978, pp. 625−631.
- К. Лау, А. Ярив, «Высокочастотная токовая модуляция полупроводниковых инжекционных лазеров» в кн. «Полупроводниковые инжекционные лазеры: динамика, модуляция, спектры», ред. У. Тсанг, М., Радио и связь, 1990, 320 е., с.73−138.
- A.M. Sarangan, W.-P. Huang, G.P. Li, and T. Makino, «A ridge waveguide DFB laser model including transverse carrier and optical effects», ШЕЕ Journal of Quantum Electronics, vol. 32, 1996, pp. 408−416
- C.A. Гуревич, Г. С. Симин и M.C. Шаталов, «Влияние поперечной неоднородности тока накачки и распределения поля на динамические характеристики полосковых инжекционных лазеров», ФТП, т. 31, № 5, 1997, стр. 611−615.
- M.S. Shatalov, «Effect of ridge width on dynamic characteristics of stripe geometry diode lasers», Proc. Physique en Herbe, PeH-96, Bordeaux, France, July 1−5, 1996, p. G12.
- G.E. Shtengel, D.A. Ackerman, P.A. Morton, E.J. Flynn and M.S. Hybertsen, Proceedings of IEEE Lasers and Electro-Optic Society 1995 Annual Meeting, LEOS'95, San-Francisco, CA, USA, Oct. 30 Nov. 2, 1995, vol. 1, pp. 282−283.
- T. Makino, «Analytical formulas for the optical gain of quantum wells», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 32, 1996, pp. 493−501.
- JI.A. Бессонов, «Теоретические основы электротехники», М., Высшая школа, 1978.
- G.P. Agrawal and N.K. Dutta, «Semiconductor lasers», New York, Van Nostrand Reinhold, 1993.
- P.M. Smowton and P. Blood, «The differential efficiency of quantum-well lasers», IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 3, 1997, pp. 491−498.
- F. Girardin and G.-H. Duan, «Characterisation of semiconductor lasers by spontaneous emission measurements», IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 3, 1997, pp. 461−470.
- G.J. Letal, J.G. Simmons, J. D Evans and G.P. Li, «Determination of active-region leakage currents in ridge-waveguide strained-layer quantum-well lasers by varying the ridge width», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.34, 1998, pp. 512−518.
- I. Suemune, L.A. Coldren, M. Yamanishi and Y. Kan. «Extremely wide modulation bandwidth in a low threshold current strained quantum well lasers», Applied Physics Letters, vol. 53, 1988, pp. 1378−1380.
- L.F. Lester, S.S. O’Keefe, W.J. Schaff and L.F. Eastman, «Multiquantum well strained-layer lasers with improved low frequency response and very low damping», Electronics Letters, vol. 28, 1992, pp. 383−385.
- P A. Morton, T. Tanbun-Ek, R. A Logan, N. Chand, K.W. Wecht, A.M. Sergent, P.F. Sciortino, «Packaged 1.55 цш DFB laser with 25 GHz modulation bandwidth», Electronics Letters, vol. 30, 1994, pp. 2044−2046.
- X. Zhang, Y. Yuan, A. Gutierrez-Aitken and P. Bhattacharya, «0.98 mm multiple quantum well tunneling injection lasers extrapolated», Conference Digest of 15th International Semiconductor Laser Conference, ISLS-96, Haifa, Israel, Oct. 1996, pp. 37−38.
- В.Б. Горфинкель, И. И. Филатов, «Разогрев электронного газа электрическим полем в активной области полупроводникового лазера», ФТП, т. 24, 1990, стр. 742−746.
- V.B. Gorfmkel, В.М. Gorbovitsky and I.I. Filatov, «High frequency modulation of light output power in double-heterojunction laser», International Journal of Infrared & Millimeter Waves, vol. 12, 1991, pp. 649−658.
- E.A. Avrutin, V.B. Gorfinkel, S. Luryi, and K.A. Shore, «Control of surface-emitting laser diodes by modulating the distributed Bragg mirror reflectivity: small-signal analysis», Applied Physics Letters, vol. 63, 1993, pp. 2460−2462.
- V.B. Gorfinkel and S. Luryi, «High-frequency modulation and suppression of chirp in semiconductor lasers», Applied Physics Letters, vol. 62, 1993, pp. 29 232 925.
- V.B. Gorfinkel and S. Luryi, «Dual modulation of semiconductor lasers», in Physics and Simulation of Optoelectronic Devices II, ed. by M. Osinski, Proc. of SPIE 2146, 1994, pp. 204−209.
- S.A. Gurevich, M.S. Shatalov, and G.S. Simin, «High frequency confinement factor modulation of diode lasers», International Journal of High Speed Electronics and Systems, vol. 8, n. 3, 1997, pp. 547−574.
- S.A. Gurevich, G.S. Simin and M.S. Shatalov, «Output pulse waveform correction by dual modulation of three-terminal Fabry-Perot diode laser», Proceedings of International Meeting on Microwave Photonics, MWP-96, Kyoto, Japan, Dec. 1996, pp. 129−132.
- A. Frommer, S. Luryi, D.T. Nichols, J. Lopata, and W.S. Hobson, «Direct modulation and optical confinement factor modulation of semiconductor lasers», Applied Physics Letters, vol. 67, 1995, pp. 1645−1647.
- J. Sun, G. Morthier, and R. Baets, «Numerical and theoretical study of the crosstalk in gain clamped semiconductor optical amplifiers», IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 3, 1997, pp. 1162−1167.
- T. Gyselings, G. Morthier, and R. Baets, «Strong improvement in optical signal regeneration and noise reduction through asymmetric biasing of Mach-Zender interferometric all optical wavelength conversion», ibid., pp. 188−191.
- D.F. Gerahty, R.B. Lee, M. Verdiell, M. Ziari, A. Mathur, K.J. Vahala, «Wavelength conversion for WDM communication systems using four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers», ibid., pp.1146−1155.
- S. Scotti, L. Graziani, A. D’Ottavi, F. Martelli, A. Mecozzi, P. Spano, R. Dall’Ara, R. Girardin, G. Guekos, «Effects of ultrafast processes on frequency converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers», ibid., pp. 1156−1162.
- H.Kogelnik and C.V.Shank, «Coupled-wave theory of distributed feedback lasers», Journal of Applied Physics, v.43,1972, pp.2327−2335.
- L.M. Zhang and J.E.Carroll, «Large signal model for DFB laser», IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 28, 1992, pp. 604−611.
- X. Кейси, M. Паниш, «Лазеры на гетероструктурах», М., Мир, 1981.
- Е. Goutain, J.С. Renaud, М. Krakowski, D. Rondi, R. Blondeau, D. Decoster, «30 GHz bandwidth, 1.55 ?am MQW-DFB laser diode based on a new modulation scheme», Electronics Letters, vol. 32, 1996, pp. 896−897.