Лазерные излучатели для компактных атомных сенсоров

Объект исследования: вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 8ХХ нм на основе наногетероструктур AIIIBV. Цель работы: исследования фундаментальных физических процессов, определяющих характеристики одномодовых поляризационно-стабильных полупроводниковых вертикально-излучающих лазеров ближнего ИК-диапазона, и разработка базовой технологии миниатюрных источников лазерного излучения на их основе для применения в компактных атомных сенсорах на основе атомов щелочных металлов. В рамках первого этапа настоящей работы проведены теоретические и экспериментальные исследования физических механизмов, определяющих пространственно- и спектрально-одномодовый режим генерации с выделенным направлением поляризации выходного излучения ВИЛ спектрального диапазона 8ХХ нм на основе наногетероструктур AIIIBV. Выявлены ключевые механизмы, определяющие пространственно- и спектрально-одномодовый режим генерации с выделенным направлением поляризации выходного излучения, и установлена взаимосвязь основных статических и спектральных характеристик лазера с особенностями конструкции ВИЛ. Модовая селекция в микрорезонаторах с ромбовидной оксидной апертурой достигается за счет комбинации более низкого поперечного фактора оптического ограничения и более высоких оптических потерь для мод высокого порядка. Численное моделирование не выявило анизотропию дифракционных потерь на оксидной апертуре, поэтому наиболее вероятной причиной фиксации поляризации излучения является асимметричное распределение полей механических напряжений от оксида. С точки зрения достижения максимальной выходной оптической мощности в одномодовом режиме генерации с фиксированным направлением поляризации излучения наибольший интерес представляет диапазон токовых оксидных апертур 1.5-3 мкм. Ожидается, что ослабление волноводного эффекта потенциально позволит увеличить выходную оптическую мощность в одномодовом режиме генерации, но сопряжен с риском увеличения поглощения на свободных носителях. Полученные результаты крайне важны при разработке и создании не только миниатюрных лазерных излучателей спектрального диапазона 8ХХ нм, но и компактных атомных сенсоров сенсорах на основе атомов щелочных металлов.