Если же теперь перейти к динамике ПП при изменении тока инжекции, то при его нарастании кривые переключения должны смещаться в область больших значений тока, причем при уменьшении числа проходов это смещение возрастает, а скорость ПП падает. Это связано с тем, что лазер поддерживает генерацию на той моде (условно назовем её первой), на которой он уже генерирует, т.е. излучение на другой (второй) моде подавляется. Таким образом, чтобы произошло переключение на ортогональную моду, условие k₂ > k₁ не является достаточным. Необходимо дополнительно увеличивать инжекционный ток, а, соответственно и k₂, чтобы ортогональная мода стала конкурентоспособной. Возрастание смещения в область больших токов при уменьшении числа проходов, объясняется тем, что ортогональная мода не успевает достаточно развиться. По этой же причине и убывает скорость переключения. При уменьшении инжекционного тока в области ПП мы имеем абсолютно аналогичный эффект с учетом инверсии знака Δk, т.е. кривые переключения должны смещаться в область меньших значений тока. Петля гистерезиса в этом случае имеет симметричный вид, ширина которой существенным образом зависит от числа проходов.

3.2 Влияние внешней оптической инжекции

В данном разделе рассмотрен случай изменения ориентации поляризации инжектируемого сигнала относительно осей ориентационной анизотропии коэффициента усиления. Учет внешней инжекции проводится за счет изменения граничных условий в точке z = 0 путем добавления постоянной составляющей определенной поляризации. Расчеты показывают, что имеет место, как правило, смещение кривых ПП в область больших значений тока инжекции при изменении ориентации вектора поляризации инжектируемого сигнала от параллельной к ортогональной. Однако при этом наблюдается интересный эффект – при определенном соотношении параметров скорость ПП в области значений поляризации, соответствующей степени поляризации инжектируемого сигнала в привязке к осям ориентационной анизотропии, существенно падает (рисунок 4). Для иллюстрации приведены зависимости не выходной интенсивности, а степени поляризации выходного излучения, что позволяет продемонстрировать полученные эффекты наиболее наглядно.

Наиболее значительно этот эффект проявляется при ориентации вектора поляризации инжектируемого сигнала близкой к ортогональной, при этом область с низкой скоростью ПП расширяется при увеличении интенсивности инжекции выше критической величины, при которой начинает этот эффект отчетливо наблюдаться (рисунок 4). Анализ показывает, что скорость ПП в этой области падает с уменьшением вклада спонтанного испускания. В частности, для случая ориентации вектора поляризации инжектируемого сигнала под углом 45^o , эта скорость становится практически нулевой в широкой области изменения интенсивности инжектируемого сигнала (именно этот случай и представлен на рисунке 4).

Угол ориентации вектора поляризации инжектируемого сигнала

15⁰ (1), 30⁰ (2), 45⁰ (3), 60⁰ (4), 75⁰ (5);

Рисунок 4 – Зависимость степени поляризации выходного излучения от тока накачки при инжекции внешнего поляризованного сигнала

Весьма характерный вид приобретает в этом случае и гистерезис (рисунок 5), причем гистерезисное поведение характеристик наблюдается не только в области ПП, но и вблизи порога, т.е. при спаде тока инжекции происходит практически симметричный сдвиг кривой переключения. Подобное явление происходит для всего диапазона ориентаций вектора поляризации инжектируемого сигнала и его интенсивности. Однако этот сдвиг (как и область ПП) быстро уменьшается с ростом числа проходов по резонатору.

1 – нарастание, 2 – спад тока накачки

Рисунок 5 – Поляризационный гистерезис

Заключение

В представленной работе преставлено обоснование эффективности применения информационных технологий в изучении процессов лазерной генерации как на этапе моделирования, так и обработки результатов численных расчетов.

Также было продемонстрировано, как с использованием ИТ возможно моделировать достаточно сложные лазерные системы, в которых наблюдатся нелинейные эффекты.

Результаты моделирования показали, что разработанная модель позволяет предсказать основные поляризационные эффекты, наблюдаемые экспериментально: переключение поляризации при изменении плотности тока накачки, зависимость точки ПП от направления изменения тока (поляризационный гистерезис) и д.р. Причем, такой подход позволяет дать простую физическую интерпретацию наблюдаемым эффектам, как последовательного формирования функции ориентационного распределения I(ψ) поляризационных компонент.

Была выявлена зависимость скорости ПП от длительности импульса накачки (числа проходов резонатора). Было получено, и это экспериментально подтверждается, что при уменьшении длительности импульса тока точка ПП смещается в область больших значений его амплитуды.

Созданные в процессе выполнения работы алгоритмы могут быть использованы в дальнейших исследованиях, например, для описания процессов переключения поляризации в твердотельных лазерах.

Список литературы к реферату

1. Математическое моделирование высокотемпературных процесссов в энергосиловых установках / В.Е. Алемасов [и др.]. -М.: Наука, 1989. – 256 с.

2. P. G. Eliseev, B. N. Sverdlov, and N. Shokhudzhaev // Kvantovaya Elektron. – 1984. – Vol. 11. – p. 1665-1667

3. Страуструп, Б. Язык программирования C++ / Б. Страуструп. – М.: Невский Диалект, 2004. – c. 57

4. Герберт, Ш. Полный справочник по C++ / Ш. Герберт. – 4-е изд. — М.: Вильямс, 2006. – 800 с.

5. Майо, Д. Самоучитель Microsoft Visual Studio 2010 / Д. Майо. – C.: БХВ-Петербург, 2010. – c. 464

6. Аmport, L. LaTeX: a document preparation system / L. Amport. – New York: Wesley Publishing Company, Inc., 1994. – p. 273.

Предметный указатель к реферату

ASCII, 10

C++, 6

HTML, 12, 28

LaTeX, 2, 11, 12, 23, 25, 30

Origin, 2, 9, 10

VCSEL, 3, 5, 15, 18

генерация, 17, 20

гистерезис, 5, 20, 22, 23

динамика, 20

инжекции, 2, 18, 20, 21, 22

интенсивность, 17, 19, 20

исследования, 4, 5, 13, 17, 23, 25

ИТ, 3, 4, 5, 23, 28

лазер, 5, 14, 27

метод, 3, 4, 11

моделирование, 2, 5, 10, 15, 17, 23

МПК, 3, 13

параметр, 13, 14

ПО, 3, 5

поляризация, 2, 5, 13, 17, 19, 20

ПП, 5, 14, 17, 18, 19, 20

программа, 10, 15

ток, 17, 20

фаза, 13

файл, 10, 12

эффект, 5, 14, 18, 21

язык програмирования, 5

Интернет ресурсы в предметной области исследования

1. http://www.vak.org.by/ – сайт Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь. Здесь собраны все нормативные акты, касающиеся оформления и защиты диссертаций.

2. http://www.originlab.com/ – официальный Web-ресурс разработчика OriginLab.

3. http://www.latex-project.org/ – официальный Web-ресурс разработчика системы LaTeX.

4. http://www.microsoft.com/visualstudio/ – официальный Web-ресурс разработчика интегрированной среды программирования Microsoft Visual Studio 2010.

5. http://solar.by/ – официальный Web-ресурс ЗАО «Спектроскопия, Оптика и Лазеры - Авангардные Разработки».

6. http://ieeexplore.ieee.org/ – электронная библиотека научных статей.

Действующий личный сайт в WWW

http://sokoleugbsu.narod.ru/

Граф научных интересов

магистранта Соколова Е.С. Физический факультет

Специальность 01.00.00 – физико-математические науки

Смежные специальности

01.04.10– физика полупроводников

1. Неравновесные состояния и процессы в полупроводниковых материалах и приборах. 2. Физические и технические методы создания и функционирования полупроводниковых приборов. 3. Теория полупроводников и полупроводниковых приборов.

Основная специальность

01.04.21 – лазерная физика

1. Теория лазеров и оптических усилителей. 2. Лазерные среды. 3. Резонаторы, другие элементы лазерной техники. 4. Методы управления параметрами лазерного излучения. 5. Твердотельные и полупроводниковые лазеры. 6. Лазеры на основе органических красителей. 7. Нелинейная динамика лазерных систем. 8. Нелинейно-оптические явления. 9. Физические основы применения лазеров в медицине, биологии, промышленности, для обработки информации и др.

Сопутствующие специальности

01.01.07 – вычислительная математика

1. Теория приближенных методов и численных алгоритмов решения задач алгебры, дифференциальных и интегральных уравнений, задач дискретной математики, экстремальных задач, задач управления, некорректных задач других задач линейного, нелинейного и стохастического анализа. 2. Теория и методы параллельных вычислений.

01.04.07 - физика конденсированного состояния

1. Фазовые превращения и диаграммы состояния материалов 2. Создание и применение приборов и устройств, действие которых основано на свойствах веществ в конденсированном (жидком и твердом) состоянии.

Тестовые вопросы по Основам информационных технологий