Structure, stability properties, and nonlinear dynamics of lateral modes of a broad area semiconductor laser

Bred-areal halvlederlasere er kompakte lasere designet til at levere høj udgangseffekt (>1 Watt). Den høje effekt opnås ved at gøre laserens aktive område bredt (>100 mikrometer) samt laserspejlene endnu bredere. I det aktive område pumpes laseren elektrisk. Langs laserens ene tværstillede akse ledes laserlyset kun ved at lyset forstærkes i det aktive område og absorberes i de passive (ikke-pumpede) områder. Denne lysledningsmekanisme i kombination med laserens brede struktur forårsager en kraftigt fluktuerende udgangsstråle. I udviklingen af lasere med forbedret strålekvalitet, er laserens rumlige modestruktur blevet undersøgt i detalje og adskillige hidtil uidentificerede mode-typer er blevet fundet. Endvidere er et matematisk apparat til stabilitetsanalyser blevet udviklet. De udførte stabilitetsanalyser viser, at alle laserens rumlige modes er ustabile, når laseren pumpes med betragtelige strømme, hvilket forklarer laserens fluktuerende udgangsstråle. Den udviklede metode til stabilitetsanalyser vil kunne bruges til at designe nye typer af lasere med indbyggede rumligt varierende strukturer. Dynamikken af et allerede kendt lasersystem med ekstern kavitet er blevet modelleret i tidsdomænet. Det ses, at bred-areal laserens forbedrede rumlige strålekvalitet, som den eksterne kavitet forårsager, kan forklares ved, at den eksterne kavitet fungerer som et filter, der tvinger laseren til at opføre sig mere ordnet i tid og rum.