close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17171

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 17171
(13) C1
(19)
(2006.01)
H 01S 3/08
H 01S 3/0941 (2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЫХ ПОТЕРЬ
В АКТИВНОЙ ОБЛАСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА
(21) Номер заявки: a 20101477
(22) 2010.10.14
(43) 2011.04.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Козлов Владимир Леонидович; Стецик Виктор Михайлович;
Ушаков Дмитрий Владимирович
(BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) ГРИБКОВСКИЙ В.П. Полупроводниковые лазеры. - Минск: Университетское,
1988. - С. 94-100.
BY 11935 C1, 2009.
BY 12908 C1, 2010.
RU 2401446 C1, 2010.
SU 744802, 1980.
SU 313251, 1971.
US 3995957, 1976.
ГАУЭР Дж. Оптические системы связи. М.: Радио и связь, 1989. - С. 284-286.
BY 17171 C1 2013.06.30
(57)
Способ определения суммарных потерь в активной области полупроводникового лазера, в котором потери в активной области определяют по разности порогового тока генерации излучения и порогового тока инверсии, отличающийся тем, что часть излучения
лазера с помощью дополнительного зеркала возвращают в его активную область, получают ватт-амперную характеристику лазера при помощи анализатора, ось пропускания которого совпадает с плоскостью поляризации лазерного излучения, по ватт-амперной
характеристике определяют пороговый ток генерации и пороговый ток инверсии, причем
пороговый ток инверсии определяют по точке излома ватт-амперной характеристики в
предпороговом режиме.
Фиг. 1
Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано для измерения пороговых характеристик и качества активной области полупроводникового лазера.
Известно, что при превышении тока инверсии полупроводникового лазера, активная
область лазера переходит из режима поглощения излучения в режим усиления излучения
[1]. Известен метод измерения порогового тока инверсии полупроводникового лазера [2],
BY 17171 C1 2013.06.30
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.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения порогового тока инверсии полупроводникового лазера [3], в котором часть излучения с помощью
дополнительного зеркала возвращают в активную область и измеряют ватт-амперную характеристику лазера в предпороговом режиме, при этом ток инверсии определяют по точке излома ватт-амперной характеристики. Однако этот способ не позволяет определять
величину суммарных потерь в активной области полупроводникового лазера.
Задача изобретения - обеспечение возможности определять величину суммарных потерь в активной области полупроводникового лазера. Решение этой задачи имеет важное
значение как для определения потерь в активной области при разработке новых структур
полупроводниковых лазерных излучателей, так и для контроля качества активной области
полупроводниковых лазеров при их серийном производстве.
Для решения поставленной задачи в способе определения суммарных потерь в активной области полупроводникового лазера, в котором потери в активной области определяют по разности порогового тока генерации излучения и порогового тока инверсии, часть
излучения лазера с помощью дополнительного зеркала возвращают в его активную область, получают ватт-амперную характеристику лазера при помощи анализатора, ось пропускания которого совпадает с плоскостью поляризации лазерного излучения, по ваттамперной характеристике определяют пороговый ток генерации и пороговый ток инверсии, причем пороговый ток инверсии определяют по точке излома ватт-амперной характеристики в предпороговом режиме.
На фиг. 1 представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ, а
на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Система содержит: измеряемый полупроводниковый лазер 1, зеркало 2, блок питания лазера 3, анализатор 4, фотоприемник 5, измерительный блок 6.
Выражение, связывающее пороговую плотность тока инверсии jинв и пороговую плотность тока генерации jген полупроводникового лазера, имеет вид [1]:
jген = jинв + β −1k qп ,
где kп - коэффициент потерь в активной области лазера, β-1 - коэффициент пропорциональности, q < 1.
Из приведенного выражения следует, что в идеальной по качеству активной области,
коэффициент потерь которой равен нулю kп = 0, пороговый ток генерации Iген будет равен
пороговому току инверсии Iинв. Если качество активной области неидеально, т.е. суммарное значение потерь в активной области не равно нулю kп ≠ 0, то о качестве активной области (величине потерь) можно судить по разности порогового тока генерации Iген и
порогового тока инверсии Iинв.
Система, реализующая предложенный способ определения качества активной области
полупроводникового лазера, работает следующим образом. Ток инжекции измеряемого
полупроводникового лазера 1 регулируется блоком питания лазера 3. Лазер 1 имеет два
полупрозрачных зеркала резонатора, поэтому оптическое излучение выводится в обе стороны. С одной стороны лазера располагаются анализатор 4 и фотоприемник 5, 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 либо поглощающей средой (отсутствует инверсия населенности), либо 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 оптиче2
BY 17171 C1 2013.06.30
ского излучения с фотоприемника 5, поступают в измерительный блок 6, где определяется
ватт-амперная характеристика лазера. Как только в активной области появляется инверсия, активная область становится средой, усиливающей оптическое излучение. Следовательно, излучение, отраженное от зеркала 2, при прохождении активной области будет не
поглощаться, а усиливаться. Это приведет к скачкообразному возрастанию мощности излучения на фотоприемнике 3, а следовательно, к излому ватт-амперной характеристики
(фиг. 2), регистрируемой блоком 5. Таким образом, излом ватт-амперной характеристики
соответствует пороговому значению тока инверсии Iинв полупроводникового лазера. При
дальнейшем увеличении тока инжекции происходит генерация лазерного излучения и соответственно определяется пороговое значение тока генерации Iген. По разности порогового тока генерации Iген и порогового тока инверсии Iинв определяется величина суммарных
потерь в активной области полупроводникового лазера.
Спонтанное излучение активной области полупроводникового лазера в предпороговом
режиме слабо поляризовано. Когда в активной области появляется инверсия населенности
и активная область становится усиливающей средой, степень поляризации излучения возрастает. Следовательно, использование анализатора, угол плоскости поляризации которого совпадает с плоскостью поляризации излучения, обеспечит повышение точности
измерения излома ватт-амперной характеристики, а значит, порогового тока инверсии по
сравнению с прототипом [3]. При превышении порогового тока генерации степень поляризации излучения лазера достигает 99 %, и в этом случае использование анализатора
также обеспечит повышение точности измерения порогового тока генерации по анализу
ватт-амперной характеристики.
Таким образом, измеряя ватт-амперную характеристику с использованием анализатора,
ось пропускания которого совпадает с плоскостью поляризации лазерного излучения, определяется величина суммарных потерь в активной области полупроводникового лазера (качество активной области) по разности порогового тока генерации и порогового тока инверсии.
Источники информации:
1. Грибковский А.Н. Полупроводниковые лазеры. - Минск: Университетское, 1988. С. 94-100.
2. By 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.
3. Патент РБ 11935, 2009.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
78 Кб
Теги
патент, by17171
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа