Механизм поляризационного переключения в полупроводниковых поверхностно-излучающих лазерах

На основе представленного ранее описания формирования поляризованного излучения в лазерных системах проведено численное моделирование процесса поляризационных переключений в длинноволновых поверхностно-излучающих лазерах (VCSEL). Анализ полученных результатов для выходной мощности, мощности поляризационных мод и степени поляризации показал, что в данном случае не наблюдается принципиальных отличий от случая коротковолнового VCSEL, исследованного ранее. Это позволило сформулировать ряд общих выводов по механизмам и динамике формирования поляризационных характеристик в VCSEL, основной из которых — утверждение о том, что поляризационное переключение в VCSEL является полностью детерминированным процессом перехода от одной предельной поляризации к ортогональной через последовательность частично поляризованных состояний при малом изменении тока в области поляризационного переключения.

1. A. Liu, P. Wolf, J. A. Lott, D. Bimberg. Photon. Res., 7, N 2 (2019) 121—136

2. VCSELs, Fundamentals, Technology and Applications of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Ed. R. Michalzik, Springer (2013) 3—18

3. C. J. Chang-Hasnain, J. P. Harbison, L. T. Florez, N. G. Stoffel. Electron. Lett., 27, N 2 (1991) 163—164

4. Y. C. Chen, J. M. Liu. Appl. Phys. Lett., 45, N 6 (1984) 604—606

5. A. Klehr, A. Barwolf, R. Muller, M. Voss, J. Sacher, W. Elsasser, E. O. Gobel. Electron. Lett., 27, N 18 (1991) 1680—1682

6. A. Larson. IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron., 17, N 2 (2011) 1552—1567

7. J. N. Damask. Polarization Optics in Telecommunications, Springer (2005)

8. K. D. Choquette, R. E. Leibenguth. IEEE Phot. Technol. Lett., 6, N 1 (1994) 40—42

9. J. Gustavsson, A. Haglund, J.A. Vukusic´, J. Bengtsson, P. Jedrasik, A. Larsson. Opt. Express, 13, N 17 (2005) 6626

10. H. Kawaguchi. Adv. Lasers, Berlin (2015) 1—17

11. T. Numai. Fundamentals of Semiconductor Lasers, Springer (2015)

12. П. А. Апанасевич. Основы теории взаимодействия света с веществом, Минск, Наука и техника (1977)

13. J. Danckaert, B. Nagler, J. Albert, K. Panajotov, I. Veretennicoff, E. Erneux. Opt. Commun., 201 (2002) 129—137

14. M. San Miguel, Q. Feng, J. V. Moloney. Phys. Rev. A, 52, N 2 (1995) 1728

15. W. Kuo, Y. Wu, Y. Li, T. Yen. IEEE Photon. Technol. Lett., 24, N 24 (2012) 2262—2264

16. VCSELs, Fundamentals, Technology and Applications of Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, Ed. R. Michalzik, Springer (2013) 19—549

17. A. Molitor, S. Hartmann, W. Elsäßer. Opt. Lett., 37, N 22 (2012) 4799—4801

18. Н. В. Дьячков, А. П. Богатов. Квант. электрон., 41, № 1 (2011) 20—25

19. T. Ackemann, M. Sondermann. Appl. Phys. Lett., 78 (2001) 3574—3576

20. M. Virte, E. Mirisola, M. Sciamanna, K. Panajotov. Opt. Lett., 40, N 8 (2015) 1865—1867

21. J. Martin-Regalado, S. Balle, M. San Miguel. Quantum Sem. Opt., 9 (1997) 713—736

22. С. И. Вавилов. Микроструктура света, Москва, АН СССР (1950)

23. Л. И. Буров, А. П. Клищенко, А. П. Листопад. Журн. прикл. спектр., 64, № 5 (1997) 595—602 [L. I. Burov, A. P. Klishchenko, A. P. Listopad. J. Appl. Spectr., 64, N 5 (1997) 607—615]

24. М. Джадан, Л. И. Буров, А. С. Горбацевич. Журн. прикл. спектр., 79 (2012) 593—598 [M. Jadan, L. I. Burov, A. S. Gorbatsevich. J. Appl. Spectr., 79 (2012) 577—582]

25. Л. И. Буров, И. Н. Варакса. Журн. прикл. спектр., 68, № 1 (2001) 67—70 [L. I. Burov, I. N. Varaksa. J. Appl. Spectr., 68 (2001) 88—93]

26. W. W. Chow, S. W. Koch, M. Sargent III. Semiconductor-Laser Physics, Berlin, Springer (1997) 245

27. L. A. Coldren, S. W. Corzine. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits, Wiley, New York (1995)

28. D. Sua, E. Towe, P. H. Ostdick, J. W. Grautham, G. J. Vansuah. IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron., 1 (1995) 674—680

29. M. B. Willemsen, M. U. F. Khalid, M. P. van Exter, J. P. Woerdman. Phys. Rev. Lett., 82 (1999) 4815

30. D. Burak, J. V. Moloney, R. Binder. Phys. Rev. A, 61 (2000) 53809—53830

31. G. Berger, R. Muller, A. Klehr, M. Voss. J. Appl. Phys., 77 (1995) 6135—6144

32. A. Valle, A. Shore, L. Pesquera. J. Lightwave Techn., 14, N 9 (1996) 2062—2068

33. A. K. Jansen van Doom, M. P. van Exter, J. P. Woerdman. IEEE J. Quant. Electron., 34 (1998) 700—706

34. M. Travagnin. Phys. Rev. A, 56 (1997) 4094—4105

35. S. F. Yu. Analysis and Design Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers in Semiconductors, New Jersey, Wiley (2003)

36. M. P. van Exter, A. K. J. van Doorn, J. P. Woerdman. Phys. Rev. A, 56 (1997) 845—853

37. R. F. M. Hendriks, M. P. van Exter, J. P. Woerdman, A. van Geelen, L. Weegels, R. H. Gulden, M. Moser. Appl. Phys. Lett., 71 (1997) 2599—2601

38. C. Z. Ning, J. V. Moloney. Opt. Lett., 20 (1995) 1151—1153

39. Y. Liu, W.-C. Ng, K. D. Choquette, K. Hess. IEEE J Quant. Electron., 41, N 1 (2005) 15—25

40. L. I. Burov, P. M. Lobatsevich. J. Belarusian State University. Physics, N 2 (2024) 20—29

41. Л. И. Буров, Д. О. Гавриков, П. М. Лобацевич. Журн. БГУ. Физика, № 1 (2025) 17—27

42. Л. И. Буров, А. С. Горбацевич, П. М. Лобацевич. Вестн. БГУ, № 3 (2016) 63—70

43. C. Masoller, M. S. Torre. Opt. Express, 16, N 26 (2008) 21282

44. P. Perez, A. Valle, L. Pesquera. J. Opt. Soc. Am. B, 31, N 11 (2014) 2574—2580

45. J. R. Treduce, G. L. Lippi, P. Mandel, B. Charasse, A. Chevalier, B. Picque. Am. J. Phys., 72 (2004) 799—809

46. D. V. Kuksenkov, H. Temkin, S. Swirhun. Appl. Phys. Lett., 67 (1995) 2141—2143