Режим автоколебаний излучения лазера с резонансной фазовой нелинейностью

Abstract

Представлена резонансная модель генерации полупроводникового лазера, излучающего на длинах волн ИК-диапазона, в которой учтена нелинейная фазовая перестройка резонансного материального отклика среды и поля вынужденного излучения. Схема моделирования генерации основывается на модификации уравнений Максвелла – Блоха для материалов с квантово-размерными эффектами. При условии относительно высокой концентрации квантовых точек, представляемых дипольными частицами, для этих сред типично сочетание нелинейных эффектов, вызывающих динамику фазового соотношения поля и резонансной поляризованности. К ним относят взаимное влияние ближних полей дипольных частиц, резонансную нелинейную рефракцию, оптический эффект Штарка. Результаты численного расчета и качественный анализ модели показали, что особая неустойчивость излучения обусловлена оптическим эффектом Штарка, которым поддерживается действенный уровень амплитудно-фазовой связи в схеме лазера. Продемонстрировано, что именно фактор нелинейного штарковского смещения резонансной линии усиления способен дестабилизировать устойчивые состояния лазерной системы. Во взаимосвязи с остальными механизмами фазовой нелинейности эффект Штарка порождает автомодуляционную динамику в вынужденном излучении, стимулируя интересный с практической точки зрения режим самоподдерживающихся пульсаций интенсивности.