Д. В. ИВАНОВ2, В. В. ВАСИЛЬЕВ1, В. Л. ВЕЛИЧАНСКИЙ1,2,

С. А. ЗИБРОВ1

1Физический институт имени РАН, Москва

2Московский инженерно-физический институт (государственный университет),

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЛАЗЕР

С ВНЕШНЕЙ ДВУСТОРОННЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ

НА ОСНОВЕ ДИОДНОГО УСИЛИТЕЛЯ С НАКЛОННОЙ

АКТИВНОЙ ОБЛАСТЬЮ

Продемонстрирована возможность использования активных элементов, произ­водимых компанией «Суперлюм», в перестраиваемых лазерах с внешним резона­тором с улучшенными характеристиками за счет эффективного подавления собст­венных резонансных свойств диода.

Для применений диодных лазеров (ДЛ) в спектроскопии необходимы большой диапазон непрерывной перестройки, и (в особенности для атом­ной внутридоплеровской спектроскопии) – малая ширина линии генера­ции. Прецизионный контроль этих параметров излучения осуществляется оптической обратной связью. Ее эффективность определяется степенью подавления собственной резонансной обратной связи, то есть уменьше­нием коэффициентов отражения от граней кристалла ДЛ. Для этого чаще всего ДЛ с частично просветленным покрытием выходного зеркала (5–10 %) дополнительно просветляется. Материал покрытия, как правило, неиз­вестен, так что процедура оказывается трудоемкой, не всегда обеспечи­вает высокую степень просветления, а из-за возможного загрязнения по­верхности полученные покрытия могут не обладать надежной адгезией.

Компания «Суперлюм» производит диодные гетероструктуры на ос­нове полупроводников А3В5. В режиме усиленного спонтанного излуче­ния при вариации материала они перекрывают диапазоны 650-685; 780-860; ; ; (нм). Важнейшим параметром супер­люминесцентных источников является степень подавления осцилляций мощности с периодом равным области свободной дисперсии. «Супер­люм» систематически работает над уменьшением отражения в активный волновод от граней кристалла, комбинируя просветляющее покрытие и наклонное расположение волновода относительно граней. Представляет интерес использование таких диодов в качестве активных элементов пе­рестраиваемых лазеров.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Схема с двухсторонней более сложна, чем схема с односторонней об­ратной связью [1], поскольку требуется два объектива со смещенными осями. С другой стороны двусторонняя оптическая связь дает важные преимущества: 1) Вывод излучения и селективная обратная связь осуще­ствляются в разных каналах и могут независимо оптимизироваться. Со­вмещение этих функций в простейшей схеме Литтрова приводит к изме­нению направления выходного луча при перестройке частоты, а в схеме Литтмана - к дополнительным потерям мощности из-за нулевого порядка возвратного луча; 2) Возможность использования кольцевого резонатора и реализации режима бегущей волны.

В представленной работе создан такой лазер. В качестве активного элемента использовалась полосковая двойная гетероструктура на основе (Ga, Al)As с раздельным ограничением и гребневидным волноводом, на­клоненным под углом 7° по отношению к нормали к выходной грани. Температура лазера стабилизировалась с помощью элемента Пельтье. Дифракционная решётка (1200 шт./мм) установлена в режиме автоколли­мации; с противоположной стороны расположено зеркало с пропусканием T. Длина резонатора составляет 10 см. Порог генерации при Т=0,6 в цен­тре линии усиления (≈850 нм) составил 90 мА при температуре 22°С. При токе 160 мА диапазон перестройки в непрерывном режиме одночастотной генерации (по уровню 0,5 от максимальной мощности 32 мВт) составил 40 нм (834-874). В этом диапазоне глубина модуляции мощности при пере­стройке не превышает 10 %. При том же токе и большем пропускании выходного зеркала (Т=0,8) мощность в центре линии усиления составила 46 мВт. Лазер был настроен на D2 линию Cs и при перестройке частоты смещением зеркала с помощью пьезокерамики был прописан ее внутри­доплеровский спектр.

Проведены предварительные эксперименты с кольцевым резонатором с дифракционной решеткой. Получена генерация с активным элементом шириной 3 мкм как в режиме стоячей, так и в режиме бегущей волны (при введении в резонатор оптической развязки). При переходе к активному элементу с большей шириной активной области 10-30 мкм кольцевой ре­зонатор даст возможность проверить предсказание [2] о большей устой­чивости одночастотного режима генерации для бегущей волны.

Список литературы

1. Vassiliev V. V. et al. // Rev. of Scientific Instruments 77, 013

2. Bogatov A. P. // Proc. SPIE, Physics and Simulation of Optoelectronics Devices III, 1995, 2399, 456-467.