Исследование динамики генерации лазерного диода в режиме оптической синхронизации с помощью модели эквивалентных электрических цепей: отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель А. А. Афоненко

Abstract

Объектом исследования является полупроводниковый инжекционный лазерный диод. Предметом исследования является динамика лазерной генерации в режиме внешней оптической инжекции и прямой модуляции в полупроводниковом лазере с резонатором Фабри-Перо. Цель работы – моделирование мощностных и динамических характеристик лазера в режиме сильной оптической инжекции с помощью модели эквивалентных линий передач. В результате работы проведено численное моделирование динамических характеристик полупроводникового лазера при инжекции внешнего излучения. Получены временные зависимости плотности носителей заряда и фотонов при подаче прямоугольной ступеньки тока накачки. Определены границы области синхронизации в зависимости от частоты отстройки и плотности инжектируемых фотонов. Получена зависимость частоты пульсаций от частоты отстройки и плотности инжектируемых фотонов в области неустойчивого режима синхронизации. Получены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) в режиме малого сигнала и их зависимости от тока инжекции, частоты отстройки и плотности инжектируемых фотонов. С использованием программного пакета VPI Transmission Maker разработаны блок-схемы и показано, что в лазерах с резонатором Фабри-Перо минимальная мощность оптической инжекции, при которой происходит синхронизация, периодически зависит от частоты задающего лазера, уменьшаясь вблизи собственных частот резонатора и принимая максимальное значение между ними. Путем подбора мощности оптической инжекции и частоты отстройки можно получить АЧХ с любой заданной резонансной частотой, если она меньше половины межмодового интервала. Результаты работы могут быть использованы при создании высокоскоростных систем передачи информации, измерительных комплексов, оптоэлектронных генераторов, оптоволоконных системах распределения радиоизлучения. Основные результаты исследования представлены на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных наук и их преподавания» (Могилев, 2013), международной научно-технической конференции «Квантовая электроника» (Минск, 2013) и 70-й научной конференции студентов и аспирантов БГУ.