Оптоэлектроника

Пространственное распределение

Расчет пространственного распределения энергии люминесценции, излучаемой лазерным диодом, достаточно сложен, требующий применения численных мето­дов, которые мы рассмотрим ниже. Наиболее часто используется аппроксимация дальнего поля. Напомним сейчас эту аппроксимацию.

Распределение зарядов, колеблющихся с частотой со приводит к амплитудному распределению электрического поля ЕпГ (г') (ЕпГ есть ближнее поле) в пределах ма­лой апертуры в плоскости I = 0, где г' направлен вдоль основной оси апертуры излучения (смотрите рис. 13.30). Дальнее поле Ед. в точке, удаленной на г от апер­туры, есть Фурье-образ ближнего поля, а именно:

— 1 г

Е'г(Г) = ^-“'Х |йг, е~Шг'[-2пхЕЖ)] (13.79)

Апертура

Здесь п есть единичный вектор, направленный по нормали к апертуре, иг— единич­ный вектор в направлении г и к = со/сиг есть вакуумный волновой вектор в направ­лении г (смотрите рис. рис. 13.30).

В этом случае излученная мощность дается соотношением Р(г) = (1/2)70Е{{(г)2, где Z0 есть вакуумный импеданс (20 = 377 Ом). Особый интерес представляет про­странственное распределение интенсивности излучения вдоль двух направлений:

• Вдоль оси роста. В этом случае угловое распределение (в функции 0±) дается выра­жением:

1/2 d /2

Pff(r) ос cos 2 в1

подпись: pff(r) ос cos 2 в1Г у')йх'йу' (13.80)

-1/2 - d/2

Здесь / есть эффективная ширина моды (смотрите рис. 13.31). В лазерной волновод­ной структуре волноводное поле распределено, в основном, между —dmodJ2 и +dmodJ2. Принимая в качестве ближнего поля EJ^x, у) функцию С(х, dmodJ2) х С (у, 1/2), где С(х, а) = 1 между —а и +а и 0 в других местах, можем записать Фурье-образ

(13.80) в виде:

Пространственное распределение

Рис. 13.30. Диаграмма для расчета распределения дальнего поля полупроводникового лазера.

В

Mode

Пространственное распределение

Рис. 13.31. Угловое распределение света, выходящего из фундаментальной моды полу проводникового волновода.

 

Пространственное распределение

Пространственное распределение(13.81)

Таким образом, мы видим, что вся энергия заключена между углами +А0/2йто6с и ~Л0/2йто6с. Этот результат может быть получен при аппроксимации ограниченной моды в виде гауссовского пучка шириной IV = с1то6е/2 (смотрите 4.Д.5)). В этом случае расходимость пучка составляет А0/я№0 = 2А^/та1тойе ~ А0/2с1то6е.

• Направление, параллельное границам раздела. В этом случае угловое распределение описывается соотношением:

2

подпись: 2

1/2 d/2

-1/2 - d/2

подпись: 1/2 d/2
 
-1/2 -d/2
(13.82)

При этом расходимость пучка составляет AJ21.

Выражения (13.80) и (13.82) чрезвычайно полезны, поскольку они позволяют трактовать более общие случаи по сравнению с рассмотренной выше аппроксима­цией. Рис. 13.31 обобщает полученные результаты. В случае мод более высокого порядка реализуются угловые распределения с увеличенной дисперсией и соответ­ственно ослабленной амплитудой.

В случае типичной лазерной структуры шириной 5 мкм и эффективной модо - вой шириной dmode = 1 мкм угловая расходимость вдоль оси роста имеет величину порядка (1 мкм/1 мкм) рад или 60 0 и (1 мкм/5 мкм) рад или 10° вдоль направления, параллельного гетерограницам. Таким образом, пространственное распределение излучения из полупроводника по своей природе, в общем случае, является эллип­тическим с преобладанием угловой расходимости вдоль оси роста. Это означает необходимость использования корректирующей оптики в тех областях примене­ния, которые требуют использования соответствующим образом коллимированных световых пучков (например, при использовании лазеров в системах с компакт - дисками, при эффективном вводе излучения в оптические волокна и т. д.).

Оптоэлектроника

Приобретаем- купить осциллограф, тепловизоры, источники питания

Тепловизионные камеры. Тепловизоры testo - полупроводниковые приборы, наделённые возможностью наблюдать тепловое либо световое излучение. Тепловизор flir на собственном мониторе изображает оранжевыми, красными и желтыми цветами объекты, источающие тепло, но прохладные …

Конкуренция мод: перекрестные модуляторы

В дополнении 11.Д мы видели, что вблизи порога полупроводниковый лазер может генерировать в многомодовом режиме несмотря на то. что усиливающая среда яв­ляется однородной. При достаточно сильном возбуждении настолько выше порога, …

Униполярные квантово-каскадные лазеры

Одной из характерных особенностей полупроводниковых лазерных диодов являет­ся то, что в прямо смещенном диоде принимают участие два типа носителей (элек­троны и дырки). Это делает традиционные лазерные диоды биполярными приборами. Существует …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.