Моделирование режимов генерации оптического излучения в полупроводниковом волноводе с распределённой обратной связью, создаваемой волной пространственного заряда

Моделирование режимов генерации оптического излучения в полупроводниковом волноводе с распределённой обратной связью, создаваемой волной пространственного заряда

Автор: Дадоенкова Юлия Сергеевна, Золотовский Игорь Олегович, Паняев Иван Сергеевич, Санников Дмитрий Германович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены усиление и генерация оптических TE-волн, возникающих на решётке, образуемой волной пространственного заряда в плоском волноводе на основе легированного донорами полупроводника (арсенида галлия). Область взаимодействия ограничена контактами с приложенным между ними постоянным электрическим полем, что в режиме подавления ганновской генерации обеспечивает появление малосигнальной периодической неоднородности. Исследованы режимы отражения и прохождения TE-мод с одинаковыми индексами через волноводную структуру в зависимости от фазовой расстройки и уровня накачки. Показано, что даже при сравнительно небольшой глубине модуляции диэлектрической проницаемости (около 10-5) в условиях высокой оптической накачки (при коэффициенте усиления порядка 150 см-1) и соответствующей отстройки от фазового синхронизма существует возможность не только усиления прямой и встречной (отражённой) оптических мод, но и их генерации. Преимуществом предлагаемой схемы по сравнению с гофрированным волноводным лазером является возможность гибкого управления параметрами динамической решётки. Полученные результаты могут быть использованы для создания полупроводниковых лазерных генераторов разностного синхронизированного оптического излучения.

Еще

Волна пространственного заряда, генерация света, полупроводник

Короткий адрес: https://sciup.org/140247085

IDR: 140247085   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-587

Список литературы Моделирование режимов генерации оптического излучения в полупроводниковом волноводе с распределённой обратной связью, создаваемой волной пространственного заряда

  • Левинштейн, М.Е. Эффект Ганна / М.Е. Левинштейн, Ю.К. Пожела, М.С. Шур. - Москва: Советское радио, 1975
  • Барыбин, А.А. Волны в тонкоплёночных полупроводниковых структурах с горячими электронами / А.А. Барыбин. - Москва: Наука, 1986
  • Шур, М.С. Современные приборы на основе арсенида галлия / М.С. Шур. - Москва: Мир, 1991
  • Барыбин, А.А. Перспективы интегральной электроники СВЧ / А.А. Барыбин, И.Б. Вендик, О.Г. Вендик, Б.А. Калиникос, И.Г. Мироненко, Л.Г. Тер-Мартиросян // Микроэлектроника. - 1979. - Т. 8. - С. 3-19
  • Proklov, V.V. The diffraction of electromagnetic waves by sound in conducting crystals / V.V. Proklov, G.N. Shkerdin, Y.V. Gulyaev // Solid State Communications. - 1972. - Vol. 10. - P. 1145-1150
  • Proklov, V.V. Observation of light diffraction on electronic waves in piezosemiconductors / V.V. Proklov, V.I. Mirgorodsky, G.N. Shkerdin, Y.V. Gulyaev // JETP Letters. - 1974. - Vol. 19. - P. 7-8. -
  • DOI: 10.1016/0038-1098(74)90074-X
  • Ridley, B.K. The possibility of negative resistance effects in semiconductors / B.K. Ridley, T.B. Watkins // Proceedings of the Physical Society. - 1961. - Vol. 78. - P. 293-304. -
  • DOI: 10.1088/0370-1328/78/2/315
  • Брыксин, В.В. Теория волн пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью / В.В. Брыксин, П. Кляйнерт, М.П. Петров // Физика твёрдого тела. - 2003. - Т. 45, № 11. - С. 1946-1954
  • Чайка, Г.Е. Дифракция светового излучения на волнах пространственного заряда / Г.Е. Чайка, В.Н. Мальнев, М.И. Панфилов // Оптика и Спектроскопия. - 1996. - Т. 81. - С. 481-483
  • Барыбин, А.А. Параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в тонкоплёночных полупроводниковых структурах / А.А. Барыбин, А.И. Михайлов // Журнал технической физики. - 2000. - Т. 70. - С. 48-52
  • Санников, Д.Г. Брэгговское отражение света на волнах пространственного заряда в полупроводниковом волноводе / Д.Г. Санников, Д.И. Семенцов // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. - С. 68-76
  • Санников, Д.Г. Волноводное взаимодействие света с усиливающейся волной пространственного заряда / Д.Г. Санников, Д.И. Семенцов // Физика твёрдого тела. - 2007. - Т. 49, Вып. 3. - С. 468-472
  • Семенцов, Д.И. Коллинеарное взаимодействие волноводных оптических мод с усиливающейся волной пространственного заряда / Д.И. Семенцов, Д.Г. Санников // Оптика и спектроскопия. - 2007. - Т. 102. - С. 656-660
  • Семенцов, Д.И. Преобразование волноводных мод на усиливающейся волне пространственного заряда / Д.И. Семенцов, Д.Г. Санников, // Доклады Академии Наук. - 2008. - Т. 422, № 1. - С. 40-44
  • Санников, Д.Г. Коллинеарное взаимодействие света с волнами пространственного заряда в полупроводниковом волноводе / Д.Г. Санников, Д.И. Семенцов // Радиотехника и Электроника. - 2006. - Т. 51, № 6. - С. 720-727
  • Zhong, Y. Degenerately doped InGaBiAs:Si as a highly conductive and transparent contact material in the infrared range / Y. Zhong, P.B. Dongmo, L. Gong, S. Law, B. Chase, D. Wasserman, J.M.O. Zide // Optical Materials Express. - 2013. - Vol. 3, Issue 8. - P. 1197-1204. -
  • DOI: 10.1364/OME.3.001197
  • Давыдова, Н.С. Диодные генераторы и усилители СВЧ / Н.С. Давыдова, Ю.З. Данюшевский. - Москва: Радио и связь, 1986
  • Кэролл, Д. СВЧ-генераторы на горячих электронах / Д. Кэролл. - Москва: Мир, 1972
  • Ярив, А. Квантовая электроника / А. Ярив. - Москва: Советское радио, 1980
  • Adams, M.J. An introduction to optical waveguides / M.J. Adams. - New York: John Wiley & Sons, 1981
  • Hunsperger, R.G. Integrated optics: Theory and technology / R.G. Hunsperger. - 6th ed. - New York: Springer Science+Business Media, 2009
  • Ярив, А. Введение в оптическую электронику / А. Ярив. - Москва: Высшая школа, 1988
  • Skauli, T. Improved dispersion relations for GaAs and applications to nonlinear optics / T. Skauli, P.S. Kuo, K.L. Vodopyanov, T.J. Pinguet, O. Levi, L.A. Eyres, J.S. Harris, M.M. Fejer, B. Gerard, L. Becouarn, E. Lallier // Journal of Applied Physics. - 2003. - Vol. 94. - P. 6447-6455. -
  • DOI: 10.1063/1.1621740
  • Adachi, S. Optical dispersion relations for GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlxGa1-xAs, and In1-xGaxAsyP1-y / S. Adachi // Journal of Applied Physics. - 1989. - Vol. 66. - P. 6030-6040. -
  • DOI: 10.1063/1.343580
  • Shur, M. GaAs devices and circuits / M. Shur. - New York: Plenum Press, 1987
  • Blakemore, J.S. Semiconducting and other major properties of gallium arsenide / J.S. Blakemore // Journal of Applied Physics. - 1982. - Vol. 53. - P. R123-R181. -
  • DOI: 10.1063/1.331665
  • Nakamura, M. Laser oscillation in epitaxial GaAs waveguides with corrugation feedback / M. Nakamura, H.W. Yen, A. Yariv, E. Garmire, S. Somekh, H.L. Garvin, // Applied Physics Letters. - 1973. - Vol. 23. - P. 224-225. -
  • DOI: 10.1063/1.1654867
  • Дадоенкова, Ю.С. Разностная генерация THz излучения на основе параметрического трехволнового взаимодействия в кристаллах CdTe и ZnTe / Ю.С. Дадоенкова, И.О. Золотовский, И.С. Паняев, Д.Г. Санников // Оптика и спектроскопия. - 2018. - Т. 124, Вып. 5. - P. 678-685. -
  • DOI: 10.21883/OS.2018.05.45952.302-17-17
  • Золотовский, И.О. Генератор излучения в дальнем ИК и ТГц диапазонах на основе нелинейных метаматериалов с реализуемым отрицательным значением показателя преломления / И.О. Золотовский, Д.А. Коробко, Р.Н. Минвалиев, В.А. Остаточников // Оптика и спектроскопия. - 2014. - Т. 117, Вып. 5. - С. 847-857.
  • DOI: 10.7868/S0030403414110257
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp