Способ определения порогового тока инверсии полупроводникового лазера

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВОГО ТОКА ИНВЕРСИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Стецик Виктор Михайлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(56) ВУ ВАН ЛЫК и др. Труды ФИАН,1987. Т. 185. - С. 54-57.2004125651 , 2005.1319767 1, 1996.5479423 , 1995.7007210 , 1995.2001308448 , 2001.(57) Способ определения порогового тока инверсии полупроводникового лазера, в котором устанавливают ток инжекции, при котором активная область лазера переходит из режима поглощения излучения в режим усиления излучения, отличающийся тем, что часть излучения с помощью дополнительного зеркала возвращают в активную область, регистрируют ватт-амперную характеристику лазера в предпороговом режиме и определяют пороговый ток инверсии по точке излома ватт-амперной характеристики. Фиг. 1 Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано для измерения пороговых характеристик полупроводникового лазера. Известно, что при превышении тока инверсии полупроводникового лазера активная область лазера переходит из режима поглощения излучения в режим усиления излучения 1. Измеряя ток, при котором активная область лазера начинает усиливать оптическое излучение, можно измерить значение порогового тока инверсии полупроводникового лазера. 11935 1 2009.06.30 Однако этот способ измерения обладает большой сложностью при практической реализации, обусловленной тем, что длина волны излучения, вводимого в активную область,должна соответствовать точно центру контура усиления активной области лазера. Известен метод измерения порогового тока инверсии полупроводникового лазера 2,основанный на облучении активной области измеряемого лазера излучением дополнительного лазера, имеющего аналогичную структуру и излучающего в центре контура усиления активной области измеряемого лазера. Однако данная система обладает сложностью конструкции, обусловленной обязательным наличием дополнительного лазера. Задача изобретения - упрощение конструкции измерительной системы и повышение точности измерения порогового тока инверсии полупроводникового лазера. Решение этой задачи имеет важное значение при разработке новых структур полупроводниковых лазерных излучателей и позволит оптимизировать спектральные и токовые характеристики полупроводниковых лазеров, что особенно важно при их использовании в спектрометрической аппаратуре и системах лазерной диагностики. Для решения поставленной задачи в известном способе 2 определения порогового тока инверсии полупроводникового лазера, в котором устанавливают ток инжекции, при котором активная область лазера переходит из режима поглощения излучения в режим усиления излучения, часть излучения с помощью дополнительного зеркала возвращают в активную область, регистрируют ватт-амперную характеристику лазера в предпороговом режиме и определяют пороговый ток инверсии по точке излома ватт-амперной характеристики. Свойства, появляющиеся у заявляемого объекта упрощение конструкции измерительной системы, обусловленное отсутствием дополнительного лазера, излучающего в центре контура усиления активной области измеряемого лазера, устройств ввода излучения в активную область и юстировки повышение точности измерений обеспечивается согласованием спектра излучения,вводимого в активную область измеряемого лазера со спектром контура усиления активной области, за счет того, что для этого используется часть излучения, генерируемого в самой активной области. На фиг. 1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ. Система содержит измеряемый полупроводниковый лазер 1, зеркало 2, фотоприемник 3,блок питания лазера 4, измерительный блок 5. Система работает следующим образом. Ток инжекции измеряемого полупроводникового лазера 1 регулируется блоком питания лазера 4. Лазер 1 имеет два полупрозрачных зеркала резонатора, поэтому оптическое излучение выводится в обе стороны. С одной стороны лазера располагается фотоприемник 3, который фиксирует мощность оптического излучения лазера. С другой стороны лазера располагается зеркало 2. Излучение лазера 1 отражается зеркалом 2 и направляется обратно в активную область лазера. В зависимости от величины тока инжекции активная область может быть поглощающей средой (отсутствует инверсия населенности) или усиливающей средой (наличие инверсии населенности). Следовательно, введенное обратно в активную область излучение будет либо поглощаться,либо усиливаться. Информационные сигналы, характеризующие величину тока инжекции с блока 3 и мощность оптического излучения с фотоприемника 4 поступают в измерительный блок 5, где определяется ватт-амперная характеристика лазера. Вид стандартной ватт-амперной характеристики полупроводникового лазера, без использования зеркала для возвращения части излучения обратно в активную область, представлен на фиг. 2(пунктирная линия). Как только в активной области появляется инверсия населенности,активная область становится средой, усиливающей оптическое излучение. Следовательно,излучение, отраженное от зеркала 2, при прохождении активной области будет уже не поглощаться, а усиливаться. Это приведет к скачкообразному возрастанию мощности излучения на фотоприемнике 3, а следовательно, к излому ватт-амперной характеристики 2(непрерывная линия фиг. 2), регистрируемой блоком 5. Таким образом, излом ваттамперной характеристики соответствует пороговому значению тока инверсии полупроводникового лазера (непрерывная линия фиг. 2). Повышение точности измерения порогового тока инверсии по сравнению с прототипом 2 обеспечивается за счет того, что спектр излучения, вводимого в активную область измеряемого лазера, точно соответствует спектру усиления или поглощения активной области, так как для этого используется часть излучения, генерируемого в самой активной области. При этом при переходе активной области из режима поглощения в режим усиления изменяется коэффициент преломления, а следовательно, изменяется спектральная характеристика активной области лазера. В прототипе 2 спектр вводимого излучения с помощью дополнительного лазера остается неизменным, что вызывает дополнительную погрешность измерений из-за несогласования спектров излучателя и активной области. Таким образом, используя, с помощью дополнительного зеркала, возвращение части излучения лазера обратно в активную область и путем измерения ватт-амперной характеристики лазера в предпороговом режиме, обеспечивается возможность измерения тока инверсии полупроводникового лазера по точке излома ватт-амперной характеристики, при этом достигается упрощение конструкции измерительной системы и повышение точности измерения порогового тока инверсии. Источники информации 1. Грибковский А.Н. Полупроводниковые лазеры. - Мн. Университетское, 1988. С. 99-100. 2.Ван Лык, Елисеев П.Г., Манько М.А. О применении полупроводниковых резонансных усилителей и лазеров для приема и передачи оптических сигналов. Труды ФИАН,1987. Т. 185. - С. 54-57. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3