Методы управления длиной волны генерации и спектрального кодирования излучения инжекционных микролазеров с квантовыми точками

Объектом исследования выступают А3В5 микролазеры, резонатор которых поддерживает распространение высокодобротных мод шепчущей галереи, а активная область представляет собой массив самоорганизованных квантовых точек. Использование квантовых точек позволяет снизить плотность тока, необходимую для достижения инверсии заселенности, а также достичь слабой чувствительности к поверхностной безызлучательной рекомбинации и структурным дефектам, тем самым давая возможность реализовать лазеры малого диаметра (~10мкм), обладающие низкими рабочими токами (~1 мА). Целью настоящего проекта является исследование путей реализации управляемой многочастотной лазерной генерации в микролазерах с целью повышения пропускной способности оптических линий связи, что актуально для применения в фотонных интегральных схемах, сочетающих как элементы кремниевой транзисторной логики, так и устройства микрооптики (волноводы, фильтры, устройства ввода-вывода и др.), предназначенных для обработки и обмена большими объемами данных. В настоящем проекте выполнены исследования, направленные на изучение условий реализации управляемой многочастотной лазерной генерации в микролазерах с целью повышения скорости передачи данных по крайней мере в два раза за счет спектрального кодирования, т.е. независимой модуляции интенсивности двух или более спектрально разделенных каналов. В рамках проекта изучены два пути такой реализации, первый из которых связан с вовлечением в лазерную генерацию как основного, так и возбужденных состояний квантовых точек, а второй – с переключением генерации между различными модами шепчущей галереи за счет неоднородного возбуждения неравновесных носителей заряда в активной области микролазеров. Реализация проекта позволила получить новые фундаментальные знания по физике микролазеров с квантово-размерной активной областью и, в частности, о природе двухуровневой лазерной генерации через основное и возбужденные состояния квантовых точек и динамике переключения между ними, оптических потерях в микрорезонаторах, а также влиянии пространственно-локального возбуждения носителей заряда на модовый состав излучения микролазеров. Научная новизна проекта определяется тем, что в нем впервые выполнены исследования пороговых и динамических характеристик инжекционных микролазеров с квантовыми точками, излучающими в различных режимах с участием как основного, так и возбужденного состояний квантовых точек. Впервые для микролазеров на основе квантовых точек экспериментально исследовано влияние локального возбуждения (посредством оптической и токовой накачки) на спектральный и модовый состав излучения микролазеров, а также будет исследовано их быстродействие в зависимости от характера локального возбуждения.