Модуляция характеристик стимулированного пикосекундного излучения GаAs, рекомендации по её использованию и борьбе с ней. Визуализация ямы в области усиления спектра поглощения света, "выжигаемой" излучением

Abstract

Self-modulation of characteristics of intrinsic picosecond stimulated emission, arising during photogeneration of electron-hole plasma (EHP) in GaAs, is phenomenologically explained. Modulation allows us to consider the emission, moving in the active medium in directions to and from the sample end face, as two components of a self-oscillating system, with properties characteristic for the system of coupled oscillators. This is a new argument that photogenerated EHP, longitudinal optical phonon and intrinsic emission interact self-consistent and form a self-oscillating system. Recommendations for use or elimination of the considered emission modulation by design of powerful semiconductor lasers are given. Self-modulation of the absorption spectrum, as another product of self-oscillating system, gives an idea on formation and evolution of a virtual hole, "burnt" by emission, in the region of amplification spectrum.

• stimulated emission
• picosecond
• Optical phonon
• semiconductor laser
• absorption spectrum

Аннотация (на русском)

Модуляция характеристик стимулированного пикосекундного излучения GаAs, рекомендации по её использованию и борьбе с ней. Визуализация ямы в области усиления спектра поглощения света, "выжигаемой" излучением

Феноменологически объяснена автомодуляция характеристик собственного пикосекундного стимулированного излучения GaAs, возникающего во время фотогенерации электронно-дырочной плазмы (ЭДП). Модуляция позволяет считать, что излучение, движущееся в активной среде в направлениях к торцу образца и от него, является двумя компонентами автоколебательной системы со свойствами, характерными для системы связанных осцилляторов. Это новый аргумент того, что фотогенерированная ЭДП, продольные оптические фононы и собственное излучение, самосогласованно взаимодействуя, формируют автоколебательную систему. Получены рекомендации для использования или устранения рассмотренной модуляции излучения при создании мощных полупроводниковых лазеров. Автомодуляция спектра поглощения, ещё один продукт автоколебательной системы, дает представление о формировании и эволюции виртуальной ямы в области усиления спектра, "выжигаемой" излучением.

For citation

References

1. Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н.Кривоносов, С.Е. Кумеков, Т.А. Налет, С.В. Стеганцов. "Модуляция" характеристик интенсивного пикосекундного стимулированного излучения из GaAs. // ФТП, 2005. Т.39, №6, с. 681-688.
2. Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н.Кривоносов, С.В. Стеганцов. Сверхбыстрая автомодуляция спектра поглощения света, возникающая при сверхкоротких оптической накачке и суперлюминесценции в GaAs // ФТП, 2006, Т. 40, № 7, с. 806 - 814.
3. Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. Субтерагерцовые автоколебания в сверхбыстрой автомодуляции поглощения света в GaAs // ФТП, 2008, Т. 42, № 12, с. 1426 - 1433.
4. Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, Д.Н. Забегаев, А.Н.Кривоносов. Субтерагерцовые автоколебания обеднения заселенностей электронов в зоне проводимости GaAs при наличии накачки и собственного стимулированного излучения. // ФТП, 2010, Т. 44, № 9, с. 1157 - 1164.
5. Ю. Д. Калафати, В. А. Кокин. Пикосекундные процессы релаксации в полупроводниковом лазере, возбужденном мощным ультракоротким импульсом света. // ЖЭТФ, 1991, Т. 99, № 6, с. 1793 - 1803.
6. D.T.F. Marple. // J. Appl. Phys., 1964, Т. 35, № 4, p.1241.
7. А. Ривлин. Динамика излучения полупроводниковых квантовых генераторов (М., Сов. радио, 1976).
8. И.Л.Броневой, А.Н.Кривоносов. Влияние диаметра фотовозбуждаемой области на пикосекундную релаксацию просветления тонкого слоя GaAs. // ФТП, 1998, Т. 32, № 5, c. 542 - 545.
9. I. L. Bronevoi, A. N. Krivonosov, T. A. Nalet. An overthreshold state of electron-hole plasma in GaAs at interband absorption of high-power picosecond light pulses. // Sol. St. Commun., 1996, v. 98, № 10, p. 903 - 907.
10. Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов, С.Е. Кумеков. С.В. Стеганцов. "LO-фононная" корреляция между спектром пикосекундной суперлюминесценции и особенностями спектра поглощения света в GaAs при нефермиевском распределении носителей заряда, генерированных пикосекундным импульсом света // ФТП, 2002, Т. 36, № 2, c. 144 - 148.
11. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Квантовая механика (М., Физматлит., 2001) т.3, с.185, задача 1.
12. E.O. Goebel, O. Hildebrand, K. Lohnert. // IEEE. J. Quant. Electron., 1977, v. QE-13, p. 848.
13. L.W. Casperson. // J. Appl. Phys., 1977, v. 48, p. 256.
14. Н.В. Карлов, Н.А.Кириченко. Колебания, волны, структуры (М., Физматлит, 2008).
15. Ф. Крауфорд. Волны (М., Наука, 1974).
16. Параметрические генераторы света и пикосекундная спектроскопия. Под редакцией А. Пискарскаса (Вильнюс, Мокслас,1983).
17. Сверхкороткие световые импульсы. Сборник под ред. С. Шапиро (М., Мир, 1981).
18. С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С.Чиркин. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов (М., Наука, 1988).
19. N. N. Ageeva, I. L. Bronevoi, D. N. Zabegaev, A. N. Krivonosov. Autowave of electron population depletion and sub terahertz selfmodulations of light absorption and intrinsic stimulated emission in GaAs. // Phys. Status Solidi C. 2011, v. 8, № 4, p. 1211-1215.
20. Физика полупроводниковых лазеров, под ред. Х. Такумы (М., Мир, 1989).
21. П.П. Васильев. // Квантовая электроника, 1994, Т. 21, №6, с.585.
22. П.П. Васильев, Х. Кан, Х. Ота, Т. Хирума. // ЖЭТФ, 2001, Т. 120, № 6, с. 1486.
23. I. L. Bronevoi, A. N. Krivonosov, V. I. Perel'. // Phonon oscillations in the spectrum of the reversible bleaching of gallium arsenide under interband absorption of a high-power picosecond light pulse. // Sol. St. Commun. 1995, v. 94, № 9, p. 805-808.
24. Н. Н. Агеева, И. Л. Броневой, А. Н.Кривоносов, Т. А. Налет, С. В. Стеганцов. Участие электрон-фононного взаимодействия в сверхбыстрой автомодуляции поглощения света в GaAs. Связь модуляции поглощения со спектром стимулированного излучения в GaAs // ФТП, 2007, Т. 41, № 12, с. 1418 - 1424.
25. Н. Н. Агеева, И. Л. Броневой, А. Н. Кривоносов, Т.А. Налет. Цикличность сверхбыстрой автомодуляции спектра поглощения света, возникающей при накачке и стимулированном излучении в GaAs // ФТП, 2008, Т. 42, № 9, с. 1053 - 1060.