РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

(РОС) - обратная связь в нек-рых типах лазеров, в к-рых оптич. резонатор образуется благодаря пространственной периодической неоднородности активной среды (вместо зеркал). Обычно РОС создаётся с помощью периодич. модуляции показателя преломления (или коэф. усиления) либо периодического пространственного изменения сечения оптич. волновода (в тонкоплёночных лазерах). Период пространственной неоднородности d в РОС-лазерах сравним с длиной волны генерируемого излучения l_G и удовлетворяет Брэгга- Вульфа условию:

где т ₀ - целое число; n - показатель преломления активной среды; q - угол скольжения (рис. 1; угол q . 90° только для тонкоплёночных лазеров, в к-рых реализуется волноводное распространение генерируемого излучения); l _н, l _и - интенсивности волн накачки и излучения соответственно.

Рис. 1.

Качественно РОС можно интерпретировать как брэгговское отражение излучения от периодич. структуры в активной среде. Строгая теория РОС рассматривает решение Максвелла уравнений для пространственно модулированной среды в виде связанных волн с определёнными граничными условиями. Характерной особенностью РОС является высокая спектральная селективность, сравнимая с селективностью отражения от дифракц. решётки размером L (рис. 1). Т. е. ширина полосы, в пределах к-рой осуществляется эфф. РОС, соизмерима с межмодовым расстоянием резонатора длиной L, поэтому в РОС-лазерах часто достигается одночастотная генерация.

РОС применяется в лазерах на красителях и тонкоплёночных полупроводниковых лазерах. В лазерах на красителях используется преим. светоиндуцированная РОС, возникающая в результате периодич. изменения коэф. усиления и показателя преломления при интерференции двух высококогерентных пучков накачки (рис. 2, a и 6). Перестройка длины волны в РОС-лазере

Рис. 2.

на красителях достигается обычно изменением угла между интерферирующими лучами накачки. Используется также изменение темп-ры активной среды. Недостатком лазеров со светоиндуцированной РОС является сильная зависимость спектра генерируемого излучения от спектрального состава и расходимости накачки. Так, ширина спектра генерации РОС-лазера dl_G при моно-хроматич. накачке с расходимостью dq:

где l_G, l_H - длины волны генерации и накачки; n _пр, п _с- показатели преломления призмы и активной среды. Несомненные преимущества РОС-лазера состоят в простоте конструкции селективного резонатора и компактности.

В тонкоплёночных лазерах (прежде всего полупроводниковых) РОС реализуется обычно с помощью гофрировки ограничивающей боковой поверхности оптич. волновода. Для гофрировки может быть использовано, в частности, травление плёнки через защитную маску, созданную из тонкой плёнки фоторезиста с помощью засветки интерферирующими световыми пучками.

В тонкоплёночных лазерах РОС реализует дополнит. преимущество, связанное с возможностью дифракц. вывода генерируемого излучения через боковую поверхность волновода (рис. 3). Это уменьшает расходимость выходного излучения и снижает лучевую нагрузку на торцевые поверхности волновода.

Рис.3.

Лит.: Лукьянов В. Н. и др., Лазеры с распределенной обратной связью, "Квант, электроника", 1975, т. 2, № 11, с. 2373; Рубинов А. Н., Эфендиев Т. Ш., Лазеры на красителях со светоиндуцированной распределенной обратной связью, там же, 1982, т. 9, № 12, с. 2359. С. М. Копылов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.