Широкополосные быстродействующие полупроводниковые зеркала для пассивной синхронизации мод лазеров ближнего ИК диапазона

Abstract

Полупроводниковые зеркала с насыщающимся поглощением [1] – ключевой элемент в получении устойчивого режима синхронизации мод лазеров. Такие зеркала обязаны обеспечивать насыщаемое поглощение заданного уровня в спектральной области усиления данного лазера; обладать быстрым просветлением и восстановлением потерь (быстродействие); обеспечивать высокий коэффициент отражения в спектральной области усиления данного лазера (широкополосность). Эти зеркала должны обладать высоким оптическим качеством (низким уровнем ненасыщаемых потерь) во всей спектральной области усиления данного лазера; быть устойчивыми к высоким интенсивностям рабочего излучения. Часто требуется способность таких оптических затворов стартовать с низкого уровня плотности энергии излучения; желательны большой срок службы зеркал, низкая стоимость, независимость от импорта. Список этих, зачастую противоречивых, требований, несомненно, будет расти по мере развития лазерной техники. В докладе сообщается о достижениях в проектировании, исследовании и изготовлении широкополосных и быстродействующих зеркал, включающих слои квантовых ям A3B5 и предназначенных для лазеров ближнего ИК диапазона. Рассмотрены зеркала монолитные, выращенные из полупроводниковых сверхчистых материалов типа [2-4]; зеркала с диэлектрическим отражателем и с переносом полупроводниковых структур на диэлектрик типа [5]. Последний тип зеркал показал высокое отражение в области ближнего ИК (ширина оптического стола 200 нм), уровень насыщаемых потерь до 40%, регулируемых количеством квантовых ям, а также быстродействие (время восстановления работоспособности зеркала) ~ 2 пс – время релаксации τ2 на рисунке. Значения времен релаксации соответствуют времени ионизации экситонов τ1, времени установления квазиравновесия фотогенерированных носителей заряда τ3 и времени электронно-дырочной рекомбинации τ2, определяющему быстродействие оптического затвора. Измеренное быстродействие позволяет надеяться на получение фемтосекундных импульсов ближнего ИК диапазона с частотой следования порядка 1 ГГц