Автореферат (1104694), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Конфигурация активногоканала исследованных ПОУ не отличалась от используемой в СЛДтрадиционной конструкции. Процедура разработки состояла в выращиваниии постростовой обработке новой наногетероструктуры с требуемымиоптическими свойствами, изготовлении на её основе экспериментальныхобразцов ПОУ, их исследовании, выборе оптимальной длины активногоканала La, сборке и характеризации ПОУ-модулей.
При проведенииизмеренийосновныхтехническиххарактеристикПОУ-модулей,используются два однотипных ПОУ-модуля, один из которых служитактивным элементом перестраиваемого лазера, исполняющего рольгенератора входного сигнала. На Рис. 13 представлен типичный спектр«чистого» однопроходного малосигнального усиления (из ОВС в ОВС)разработанного ПОУ, измеренный при токе инжекции, реализующеммаксимальную полуширину спектра.Однопроходное усиление (дБ)Исследованный ПОУ был создан на основе двухслойнойквантоворазмерной структуры в системе (InxGa1-x)As/GaAs, на Рис.
14представлена зонная диаграмма использованной гетероструктры.25-3дБ2075нм1510100010401080Длина волны (нм)1120Рис. 13 Спектр «чистого»однопроходного усиленияразработанного ПОУ.Рис. 14 Зонная диаграммаиспользованной гетероструктры.Особенности геометрии и химического состава активных слоев, атакже основные параметры ПОУ-модуля отражены в Табл. 4. В последнемстолбце указана выходная мощность из ОВС, при которой ПОУ-модулипрошли предварительные ресурсные испытания в режиме СЛД.Проведённые ресурсные испытания рассматриваемого ПОУ вдвухпроходном режиме при выходной мощности 50 мВт позволяют оценить16срок службы величиной не менее чем 10 000 часов. Это дало возможностьприступить к серийному выпуску новой модели ПОУ-модуля – SOA-542.Состав иДлинаМаксимальнаяПолосаМакс.Типтолщинаактивноговыходнаяусиления усилениеКРСактивногоканаламощность(нм)(дБ)слоя(мкм)(мВт)In0.35Ga0.65As12001010-11102420ДКРС2x7.0 нмТабл.
4Основные параметры разработанного ПОУ-модуля.В разделе 3.2 приводятся результаты исследования перестраиваемоголазера, в котором описанный выше ПОУ-модуль исполнял роль активногоэлемента. Внешний резонатор лазера был построен на основе оптоволокна ссохранением поляризации Corning PANDA 980.
В качестве спектральноселективного элемента был использован акусто-оптический перестраиваемыйфильтр (АОПФ) с квазиколлинеарным взаимодействием оптической иакустической волн. В отличие от схем, описанных в [9], в данной работе былиспользованкольцевойоптоволоконныйрезонатор,содержащийсовмещенный с АОПФ оптический изолятор, который обеспечивалоднонаправленную генерацию. Такая схема позволяет получить болеевысокую выходную мощность, чем линейные схемы, в которых ПОУработает в двухпроходном режиме.
Исследованы два типа кольцевых схем,отличающихся расположением выходного оптоволоконного разветвителя(Рис. 15). В схеме 1-го типа широкополосный разветвитель располагаетсяпосле АОПФ, в схеме 2-го типа – непосредственно после ПОУ.Преимущество первой схемы – «чистый» спектр выходного излучения(превышение над фоном (SMS) – более 55 дБ). Вторая схема позволяетреализовать более высокую выходную мощность, однако при этом в спектревыходного излучения присутствует суперлюминесцентный «пьедестал»,высота которого изменяется при перестройке лазера. Отметим, что длямногих практических применений величина SMS на уровне 30-40 дБявляется приемлемой.
Перестроечные кривые лазеров при различныхуровнях выходной мощности изображены на Рис. 16. Ток инжекции былограничен величиной 200 мА, при которой ПОУ-модуль прошел ресурсныеиспытания. Как и следовало ожидать, с уменьшением выходной мощностидиапазон спектральной перестройки увеличивается.Контроллер ПОУ и АОПФ обеспечивал ручную перестройку сточностью 0.05 нм или свипирование длины волны по линейному закону взаданном диапазоне со скоростью до 104 нм/сек. При этом мгновеннаяширина линии не превышала 0.1 нм. Проведенные исследования позволилизначительноусовершенствоватьранеевыпускавшуюсямодельперестраиваемого лазера BroadSweeper-1060, в котором были использованыменее эффективный ПОУ и линейная схема внешнего резонатора.17Рис.
15 Два типа кольцевых схем, отличающихся расположениемвыходного оптоволоконного разветвителя (1 – ПОУ-модуль; 2 – АОПФ;3 – отический изолятор; 4 – разветвитель 30:70; 5 – контроллер; 6 – фотодиодмонитор системы АКМ).250Ток усилителя (мА)Ток усилителя (мА)2503мВт2005мВт1501001мВт50100020020 мВт15010010 мВт10401080Длина волны (нм)а.112050100010401080Длина волны (нм)б.1120Рис 16. Перестроечные кривые лазеров типа 1 (а) и типа 2 (б) в режиме АКМпри различных уровнях выходной мощности.В Заключении сформулированы основные результаты работы.В Приложении представлены спецификации приборов, внедрённых впроизводство.Основные результаты работыРазработаны и исследованы СЛД с центральной длиной волны660-680нм и мощностью из ОВС более 10 мВт, обладающие сроком службыболее 20000 часов.Разработаны и исследованы СЛД на основе КРС диапазона800 - 900 нм с колоколообразной формой спектра.
В этих приборах толщинаактивных слоёв, длины активных каналов и рабочие режимы были выбранытаким образом, чтобы вклад в суперлюминесценцию давали квантовыепереходы только из основной подзоны энергетического спектра. При этом сростом тока инжекции ширина спектра сильно увеличивается в отличие отСЛД на основе «объёмных» ДГС, в которых ширина спектра слабо зависитот уровня накачки.
Использование различных составов активных слоёвпозволило разработать серию СЛД-модулей с различными центральнымидлинами волн в указанном спектральном диапазоне и выходными18мощностями от единиц до десятков мВт. По ширине спектра эти приборыпревосходят существующие аналоги. Форма спектра излучения, близкая кгауссовой, позволяет получить АКФ с минимальными искажениямицентрального пика, что, в свою очередь, улучшает соотношение сигнал-шумпри применении этих СЛД в интерференционных системах.Разработаны и исследованы СЛД на основе ОКРС сосверхтонким активным слоем, обладающие рекордно широким спектромпорядка 100 нм при центральной длине волны около 830 нм.На основе разработанных СЛД создан новый комбинированныйисточник света – BroadLighter D-860-G.
Спектр излучения прибора имеетколоколообразную форму с шириной до 100 нм при выходной оптическоймощности 5-20 мВт из ОВС в зависимости от типа используемых СЛД.На основе новых и ранее разработанных СЛД создан новыйкомбинированный источник света – BroadLighter D-880-MP. Спектризлучения прибора имеет ширину до 200 нм (длина когерентности – около3,5 мкм), выходная мощность составляет ~1,5 мВт из ОВС. Приборотличается крайне низкой восприимчивостью к оптической обратной связи.Разработаны и исследованы четыре типа пространственноодномодовых СЛД с центральными длинами волн 790 нм, 840 нм, 960 нм и1060нм с непрерывной выходной оптической мощностью до 100 мВт.Оценочное время жизни светоизлучающих модулей на основе этих СЛДсоставило более 10000 часов.Разработана новая модель ПОУ-модуля бегущей волны на основеДКРС с «активными» слоями (InGa)As с полосой оптического усиленияшириной порядка 100 нм, с центральной длиной волны 1060 нм и «чистым»коэффициентом усиления около 25 дБ.Использование вышеуказанного ПОУ-модуля и кольцевой схемывнешнего резонатора позволило радикально усовершенствовать ранеевыпускавшуюся модель перестраиваемого лазера BroadSweeper-1060, вкотором были использованы менее эффективный ПОУ и линейная схемавнешнего резонатора.Благодарности.Автор выражает глубокую признательность научному руководителюС.Д.
Якубовичу за предложенную тему диссертации, оказанное внимание инеоценимую помощь на всех этапах выполнения диссертации; А.Т. Семеновуза инициацию ряда исследований и внимание к ним; А.А. Мармалюку ссотрудниками за проведение экспериментальных ростовых процессов ГЭС;А.В. Лобинцову с сотрудниками за проведение постростовыхтехнологических процессов; А.А. Бахареву с сотрудниками за сборкуобразцов СЛД и ПОУ-модулей; Д.Р.
Шидловскому с сотрудниками заизготовление оптомеханических узлов и электронных плат для новыхприборов серии BroadLighter и BroadSweeper; сотрудникам лабораторииЕ.В. Андреевой, П.И. Лапину, Ю.О. Костину, А.А. Лобинцову иМ.В. Шраменко за помощь в измерениях и расчетах.19Список литературы.[1] W. Drexler, J.G. Fujimoto, "Optical coherence tomography," Berlin,Heidelberg: Springer-Verlag (2008).[2] Goldberg L., Mehuys D., “High power superluminescent diode source,”Electron. Lett., 30, 20, 1682 (1994).[3] Takayama T., Imafuji O., Kouchi Y., Yuri M., Yoshikava A., Itoh K.,“100-mW high-power angled-stripe superluminescent diodes with a new realrefractive-index-guided self-aligned structure,” IEEE J. Quantum Electron., 32, 11,1981 (1996).[4] M. J.
Connely, “Semiconductor optical amplifiers,” Kluwer academicpublishers (2004).[5] A. Padalitsa, A. Marmalyk, I. Yarotskaya, P. Gorlochuk, Y. Ryaboshtan,S. Ilchenko, A. Lobintsov, S. Yakubovich, “Heterostructures AlGaInP/GaInPgrown by MOVPE for SLDs emitting at 670 nm,” 17th Int. Conf. on MVPE,Web-Poster-0-71 (2014).[6]МамедовД.С.,ПрохоровВ.В.,ЯкубовичС.Д.,“Сверхширокополосный мощный суперлюминесцентный диод с длинойволны излучения 920 нм,” Квантовая электроника, 33, 6, 471 (2003).[7] Лапин П.И., Мамедов Д.С., Мармалюк А.А., Падалица А.А.,Якубович С.Д., “Мощные и широкополосные суперлюминесцентные диодыспектрального диапазона 1000 – 1100 нм,” Квантовая электроника, 36, 4, 315(2006).[8] Адлер Д.С., Ко Т.Х., Конорев А.К., Мамедов Д.С., Прохоров В.В.,Фуджимото Дж.Дж., Якубович С.Д., “Широкополосный источник излученияна основе квантоворазмерных суперлюминесцентных диодов для оптическойкогерентной томографии высокого разрешения,” Квантовая электроника, 34,10, 915 (2004).[9] Андреева Е.В., Магдич Л.Н., Мамедов Д.С., Руенков А.А.,Шраменко М.В., Якубович С.Д., “Перестраиваемый полупроводниковыйлазер с акустооптическим фильтром во внешнем оптоволоконномрезонаторе,” Квантовая электроника, 36, 4, 324 (2006).Основные результаты диссертации опубликованы в работах:Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:[1]Е.В.Андреева,С.Н.Ильченко,Ю.О.Костин,П.И.Лапин,Д.С.Мамедов, С.Д.Якубович, “Изменение выходных характеристикширокополосных СЛД в ходе продолжительной работы,” Квантоваяэлектроника, 41, 7, стp.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
