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 Cs. Предложенная гибридная конструкция ВИЛ спектрального диапазона 89Х нм обеспечивает эффективность токовой инжекции более ~80% при уровне внутренних оптических потерь менее 12 см-1. Введение композиционных брэгговских решеток позволяет увеличить эффективную длину резонатора и обеспечить ширину спектральной линии излучения менее 100 МГц. Применение оксидной токовой апертуры ромбовидной формы способствует уверенной фиксации направления поляризации выходного излучения ВИЛ, а ее клиновидный поперечный профиль расширяет диапазон размеров апертур, для которых возможен одномодовый режим генерации. Быстродействие ВИЛ спектрального диапазона 89Х нм преимущественно ограничено низкой паразитной частотой отсечки из-за высокой емкости области с оксидно-блокирующем слоем. Уменьшение топологических размеров позволяет уверенно получать частоту эффективной модуляции более 4,6 ГГц при относительно малых (~1-2 мА) токах. Изучены относительная интенсивность шума RIN, фазовые и поляризационные шумов ВИЛ спектрального диапазона 89Х нм. Частотные зависимости шумов имеют поведение, характерное для фликкер-шума (1/f-шум). Увеличение оптической мощности излучения ведет к падению относительного уровня шумов RIN и поляризационных шумов, при этом поляризационные шумы несколько выше шумов RIN. Уменьшение размера оксидной токовой апертуры и увеличение потерь на вывод излучения ведет к росту шумов RIN и фазовых шумов. Полученные результаты крайне важны при разработке и создании компактных атомных сенсоров сенсорах на основе атомов Cs.