Полупроводниковый оптический усилитель

Полупроводниковый оптический усилитель

Реферат

 

Изобретение относится к квантовой электронике. Усилитель состоит из задающего источника входного коллимированного излучения, вводимого при работе усилителя под углом ввода , равном углу падения излучения на поверхность ввода, в усилительный элемент, последний выполнен на основе полупроводниковой лазерной гетероструктуры, расположенной на области ввода-вывода излучения, через которую при работе усилителя предусмотрен ввод и вывод излучения, распространяемого в ней, область для него прозрачна, с торцевых сторон первые оптические грани ограничивают активную область усиления, вторые оптические грани - область ввода-вывода излучения и образуют соответствующие углы наклона ₁, ₂ и ₃, ₄ с плоскостью, перпендикулярной оси усиления. Определено, что в работающем устройстве коэффициент полезных потерь _ВИ, см^-1, для вытекающего из активного слоя усиленного излучения на границе подслоя ограничительного слоя с областью ввода-вывода излучения выбирается из диапазона значений, ограниченных допустимым минимальным и максимальным значениями этого коэффициента, усиленного излучения и с верхней стороны диапазона _{ВИ max}, см^-1, допустимым максимальным значением плотности рабочего тока. Далее предложено, что угол ввода , зависимый от угла наклона ₃, а эффективный показатель преломления лазерной гетероструктуры в совокупности с областью ввода-вывода излучения, имеющие общий n_эфф показатель преломления области ввода-вывода излучения, связан определенным соотношением. Технический результат изобретения - увеличение площади входной и выходной апертур устройства, уменьшение угла расходимости астигматизма выходного усиленного излучения, достижение возможности получения различных направлений ввода и вывода усиленного излучения по отношению к оптической оси усиления в активном слое, а также увеличение эффективной длины области усиления. 50 з.п.ф-лы, 25 ил., 1 табл.

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к мощным много-, одномодовым и/или одночастотным источникам излучения, а именно к полупроводниковым оптическим усилителям, которые наряду с инжекционными лазерами применяются для накачки твердотельных и волоконных лазеров, при создании лазерных источников излучения в видимой области спектра (красного, зеленого и синего излучения) за счет генерации второй гармоники в нелинейных оптических кристаллах, медицинской аппаратуры, лазерного технологического оборудования, также в системах передачи энергии и информации на большие расстояния, в современных волоконно-оптических системах связи.

Традиционно полупроводниковый оптический усилитель (далее ПОУ) состоит из задающего источника входного излучения, выход которого оптически связан оптической системой со входом усилительного элемента (далее УЭ) [1, 2]. Оптическими сигналами обычно являются спонтанное суперлюминесцентное или лазерное излучения. ПОУ в силу своих особенностей: малые габариты, большой коэффициент усиления на единицу длины, высокая эффективность, потенциально невысокая стоимость, возможность интегрирования в оптоэлектронные схемы и т.д. , безусловно имеет большие перспективы использования как при построении сложных, в частности разветвленных сетей связи, так и при создании эффективных источников излучения с высокой мощностью.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является полупроводниковый оптический усилитель, включающий задающий источник входного излучения, например инжекционный лазер, вводимого при работе усилителя под углом ввода в оптически связанный с источником усилительный элемент, последний выполнен на основе полупроводниковой лазерной гетероструктуры, содержащей активный слой с показателем преломления, равным n_a, и шириной запрещенной зоны, равной E_a, эВ, помещенный между двух ограничительных слоев, в каждом из которых по крайней мере по одному подслою, а также активную область усиления шириной W_вх, мкм, в ее начале, шириной W_вых, мкм, в ее конце и длиной L_oy, мкм, с первыми оптическими гранями, ограничивающими с торцевых сторон начало и конец активной области усиления и образующими углы наклона ₁ и ₂ с плоскостью, перпендикулярной продольной оси активного слоя, названной перпендикулярной, покрытия, омические контакты, барьерные области, средство подавления паразитных излучений [3].

Основные особенности известного ПОУ [3] могут быть пояснены с помощью фиг. 1, на которой схематически изображено его продольное сечение, и фиг.2 - вида сверху.

ПОУ состоит (см. фиг. 1) из задающего источника 1 входного излучения, оптической системы 2 формирования излучения и УЭ 3, интегрированного с элементами ввода и вывода оптического излучения. УЭ 3 в ПОУ [3] (см. фиг. 1) выполнен в виде полупроводниковой лазерной гетероструктуры 4, помещенной на подложке 5 и состоящей из активного слоя 6, ограничительных слоев 7 и 8, расположенных по обе стороны от активного слоя 6, а также контактного слоя 9, помещенного на ограничительном слое 7. Ограничительный слой 8 размещен на подложке 5. В известном УЭ 3 [3] ограничительные слои 7 и 8 симметричны относительно активного слоя по составу и толщине слоев и таковы, что обеспечивают в конце данных слоев спадание практически до нуля интенсивности Q, Вт/см², усиливаемого излучения, распространяемого при работе прибора. Сильнолегированный контактный слой 9 предназначен для выполнения к нему омического контакта 10. Второй омический контакт 11 выполнен к подложке 5 на ее наружной поверхности.

Активная область усиления (см. фиг.2) выполнена путем формирования мезаполоски 12 с помощью барьерных областей 13, линейно расширяемой от начальной ширины W_вх, равной 10 мкм, у входного торца активной области усиления до конечной ширины W_вых, равной 160 мкм, у выходного торца активной области усиления. Длина L_oy ПОУ была равной 1500 мкм. Отметим, что продольная ось активной области усиления, лежащая в активном слое 6 и являющаяся оптической осью усиления УЭ 3, расположена на одной оптической оси с оптической осью задающего источника 1 и оптической системы 2. Средствами ввода входного излучения в активную область усиления и вывода из нее излучения после усиления являются оптическая грань 14 входного торца активной области усиления и оптическая грань 15 выходного торца активной области усиления, условно нами названные первыми оптическими гранями, с нанесенными на них антиотражающими покрытиями 16, коэффициент отражения R которых в данном случае составлял R ~ 0,003. Оптические грани 14 и 15 помещены под углами наклона ₁ и ₂ по отношению к плоскости, перпендикулярной к оптической оси усиления, названной нами перпендикулярной плоскостью. В устройстве [3] оптические грани 14 и 15 УЭ 3 параллельны перпендикулярной плоскости. Размер входной и выходной апертур для известного УЭ [3] соответственно равны S_вх = d_oy W_вх, (1) S_вых = d_oy W_вых, (2) где d_oy - толщина активной области усиления, которая обычно не превышает 1 мкм, поэтому для УД 3 известного ПОУ [3] S_вх не более 10 мкм², а S_вых не более 160 мкм².

В качестве средства, обеспечивающего подавление паразитных отражений и переотражений выходного сигнала (СППИ) в известном УД 3 [3], используют антиотражающее покрытие 16, нанесенное на первую оптическую грань 15 выходного торца активной области усиления.

В качестве задающего источника 1 входного излучения в известном ПОУ [3] использован задающий лазерный диод с одномодовым излучением мощностью P_3Ивых, равной 100 мВт. Входное излучение фокусировали в пятно размером 1 x 4 мкм оптической системой 2 на оптическую грань 14. При этом входные лучи вводятся в активную область усиления под различными углами ввода . Это обеспечивало введение входной мощности P_вх в УЭ 3, равной 25 мВт, в начальный торец активной области усиления, активного слоя 6.

При пропускании рабочего тока I_нак, равном 3 А, через известный УЭ 3 [3] было получено 2,5 Вт выходной усиленной мощности P_вых излучения. Эффективный угол расходимости в горизонтальной плоскости (в известном УД 3 [3] ею является плоскость активного слоя) равен 0,29^o, что соответствует дифракционно-ограниченной расходимости для указанного размера апертуры 160 мкм. В вертикальной плоскости (ею является плоскость, проходящая через продольную ось активного слоя и перпендикулярная слоям лазерной гетероструктуры) угол расходимости , как и для обычных излучателей инжекционного типа, был большим и равен примерно 35.

Известному ПОУ [3] свойственны существенные недостатки: - малый размер входной апертуры в перпендикулярном к активному слою 6 направлении (обычно не более 1,0 мкм), что приводит к потерям входного сигнала и трудностям юстировки при его вводе, - малый размер выходной апертуры d_oy в указанном выше направлении (обычно не более 1,0 мкм), что приводит к большой расходимости и высокому астигматизму выходного усиленного сигнала, а также большой плотности излучения на первой оптической грани 16 и трудностям с подавлением паразитных (отраженных) излучений, - ограничение эффективной длины L_oy, обусловленное известными большими оптическими потерями в активной области усиления, - ограниченное значение выходной мощности усиленного излучения, определяемое как малым объемом активной среды устройства (при малой величине L_oy), так и малой площадью выходной апертуры усиленного излучения на первой оптической грани 14, приводящей к достижению предельных плотностей разрушения указанной оптической грани 14 при относительно небольших абсолютных значениях мощностей усиленного излучения и, как следствие этого, низкая долговечность и надежность.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение площади входной и выходной апертур устройства, уменьшение угла расходимости и астигматизма выходного усиленного излучения, достижение возможности получения различных направлений ввода и вывода усиленного излучения по отношению к оптической оси усиления в активном слое, а также увеличения эффективной длины области усиления, что в совокупности приводит к повышению выходной мощности, эффективности, долговечности и надежности ПОУ при упрощении технологии изготовления и возможности реализации усилителя многолучевого, многокаскадного, а также в интегральном исполнении.

Предложен полупроводниковый оптический усилитель, в котором входное излучение сформировано коллимированным, угол ввода равен углу падения излучения на поверхность ввода, усилительный элемент выполнен по крайней мере с одной активной областью усиления, в нем по крайней мере с одной стороны лазерной гетероструктуры, введен по крайней мере один дополнительный слой, причем смежный с лазерной гетероструктурой дополнительный слой обозначен областью ввода-вывода излучения, для которого она прозрачна и выполнена по крайней мере из одного подслоя, причем смежные подслой ограничительного слоя и подслой области ввода-вывода излучения сформированы по крайней мере из одной области и по крайней мере из одной подобласти соответственно поверхность области ввода-вывода излучения, со стороны границы с лазерной гетероструктуры, названная внутренней, выполнена длиной L_ОВВВ, мкм, не менее длины L_oy, введены по крайней мере две дополнительные вторые оптические грани, образующие углы наклона ₃ и ₄ с перпендикулярной плоскостью, причем область ввода-вывода выполнена шириной не менее ширины активной области усиления, толщиной d_ОВВ, мкм, имеющей показатели преломления noBBq подслоев и коэффициенты их оптических потерь _OBBq, см^-1, где q = 1, 2,..., p определены как целые числа, означающие порядковый номер подслоев области ввода-вывода излучения, исчисляемый от ее границы с лазерной гетероструктурой, при этом в работающем устройстве коэффициент полезных потерь _ВИ, см^-1, для вытекающего из активного слоя усиленного излучения на границе подслоя ограничительного слоя с областью ввода-вывода излучения выбран из диапазона значений, ограниченных с нижней стороны диапазона, _ВИmin, см^-1, допустимым минимальным значением эффективности преобразования электрической мощности, подводимой к активной области усиления во время работы усилителя, в мощность усиленного излучения и с верхней стороны диапазона _ВИmax, см^-1, допустимым максимальным значением плотности рабочего тока, причем углы, образованные в области ввода-вывода излучения нормалью фронта втекающего излучения и нормалью фронта вытекающего усиленного излучения с плоскостью активного слоя лазерной гетероструктуры, обозначены соответственно углом втекания и углом вытекания , угол полного внутреннего отражения для вытекающего излучения в области ввода-вывода излучения обозначен углом отражения , при этом угол ввода , зависимый от угла наклона ₃, определен выбором равенства угла втекания углу вытекания , углы и удовлетворяют соотношениям = arccos (n_эфф/n_ОВВ1) и =arcsin (1/n_ОВВq), а эффективный показатель преломления n_эфф лазерной гетероструктуры в совокупности с областью ввода-вывода излучения и показатель преломления n_ОВВ1 области ввода-вывода излучения с учетом выполнения условия вытекания излучения из лазерной гетероструктуры удовлетворяют соотношениям при n_{эфф min} больше n_min, где n_{эфф min} - минимальное значение n_эфф из всех возможных n_эфф для представляющих практическую ценность множества лазерных гетероструктур в совокупности с областями ввода-вывода излучения, a n_min - наименьший из показателей преломления слоев лазерной гетероструктуры.

Для снижения потерь, связанных с растеканием инжекционных токов, W_вх, мкм, активной области усиления выбирают равным W_вых, мкм.

Для получения дифракционно-ограниченной расходимости выходного излучения в плоскости, параллельной слоям лазерной гетероструктуры, W_вых активной области усиления выбирают большим W_вх.

Для увеличения мощности область ввода-вывода излучения предложено выполнять из оптически однородного материала со спектральной полосой прозрачности для длины волны , мкм, излучения, усиливаемого при работе устройства.

В преимущественных случаях исполнения устройства область ввода-вывода излучения может быть выполнена из полупроводника, имеющего ширину запрещенной зоны E_ОВВ1, эВ, превышающую E_а, эВ, более чем на 0,09 эВ, с толщиной d_ОВВ, выбранной из диапазона 5...50000 мкм.

Для увеличения эффективности и выходной мощности, а также эффективной длины усиления срединную плоскость активного слоя предложено располагать на таком расстоянии от внутренней поверхности дополнительного слоя, при котором интенсивность усиленного излучения в указанной срединной плоскости активного слоя, возникающая при работе усилителя, отлична от максимальной не более чем на 20%.

Для получения направления ввода и вывода усиленного излучения с малым отклонением от оптической оси усиления в активном слое целесообразно по крайней мере один из подслоев ограничительных слоев лазерной гетероструктуры выполнять с показателем преломления не менее n_OBB1 Для улучшения надежности работы усилителей предложено смежный с областью ввода-вывода излучения слой лазерной гетероструктуры выполнять по крайней мере из двух областей, граничащие поверхности которых перпендикулярны плоскости активного слоя. При этом либо показатели преломления, либо толщины соседних областей подслоя выбирают различными.

Для более эффективного подавления паразитных излучений наружный дополнительный слой выполнен из материала, поглощающего усиливаемое излучение.

В случае выполнения омических контактов на внешней поверхности со стороны дополнительных слоев усилительного элемента следует выполнять область ввода-вывода излучения электропроводной, а при наличии других дополнительных слоев они также должны быть электропроводными.

Для увеличения эффективной длины усилителя и, следовательно, его выходной мощности и эффективности область ввода-вывода излучения следует выполнять из материала, имеющего коэффициент оптических потерь _OBB не более 0,1 см^-1. В отдельных случаях для упрощения технологии изготовления целесообразно область ввода-вывода излучения формировать из двух подслоев, при этом первый подслой, граничащий с лазерной гетероструктурой, выбирать электропроводным, к нему выполнять омический контакт, а второй подслой выполнять из материала, имеющего коэффициент оптических потерь _OBBq не более 0,1 см^-1.

Кроме того, омический контакт со стороны области ввода-вывода излучения может быть сформирован к одному из электропроводных подслоев ограничительного слоя, расположенного между активным слоем и областью ввода-вывода излучения. При этом для упрощения технологии изготовления и сохранения выходной мощности и эффективности целесообразно омический контакт выполнять к электропроводному слою, имеющему наименьшее значение ширины запрещенной зоны.

Возможны различные конструкции области ввода-вывода излучения.

Для реализации ввода излучения через вторую оптическую грань с антиотражающим покрытием, выполненную параллельно перпендикулярной плоскости, угол ввода выбирают удовлетворяющим условию arcsin (n_ОВВsin ).

Для реализации ввода излучения через наружную поверхность области ввода-вывода излучения антиотражающее покрытие формируют на определяемой размером входной апертуры части поверхности области ввода-вывода излучения, противолежащей ее внутренней поверхности и прилегающей ко второй оптической грани со стороны ввода излучения, образующей тупой угол с плоскостью активного слоя и сформированной под углом наклона ₃, выбираемого из диапазона [(/4)-(/2)-(/2)] ... [(/4)-(/2)+(/2)]. Причем если входное излучение направлено по нормали к поверхности ввода, то угол наклона ₃ выбирают равным [(/4)-(/2)]. Для реализации ввода излучения через вторую оптическую грань с антиотражающим покрытием, образующую острый угол с плоскостью активного слоя, ее выполняют под углом наклона ₃, выбираемом из диапазона (-) ... (+). Причем если при работе усилителя входное излучение направлено по нормали к указанной оптической грани, то угол наклона ₃ выбран равным углу втекания . Для реализации вывода излучения через вторую оптическую грань с антиотражающим покрытием, образующую острый угол с плоскостью активного слоя, ее выполняют с углом наклона ₄, выбираемым из диапазона (-) ... (+). Причем для получения при работе усилителя выходного излучения направленного по нормали к поверхности вывода угол наклона _4/ выбирают равным углу вытекания .

Для реализации вывода излучения через вторую оптическую грань с антиотражающим покрытием, выполненной параллельно перпендикулярной плоскости, угол вытекания выбирают меньше угла полного внутреннего отражения . .

Для реализации ввода и вывода излучения через одну и ту же вторую оптическую грань предложено на одной из вторых оптических граней выполнять отражающее покрытие и сформировать ее параллельно перпендикулярной плоскости, на другой противоположной второй оптической грани выполнять антиотражающее покрытие, причем ввод излучения предусмотрен через одну, определяемую размером входной апертуры, ее часть, размещенную, начиная от границы второй оптической грани с внутренней поверхностью области ввода-вывода излучения на расстоянии не более L_oytg , а вывод излучения предусмотрен через ту же грань в другой ее части. В частном случае, для повышения выходной мощности предложено на первую оптическую грань, смежную со второй оптической гранью с отражающим покрытием, нанести отражающее покрытие.

Для реализации вывода излучения через поверхность области ввода-вывода, противолежащей внутренней, антиотражающее покрытие выполнено на определяемой размером выходной апертуры части поверхности области ввода-вывода излучения, противолежащей внутренней поверхности последней и прилегающей ко второй оптической грани со стороны вывода излучения, образующей тупой угол с плоскостью активного слоя и сформированной под углом наклона ₄, выбираемом в диапазоне [(/4)-(/2)-(/2)] ... [(/4)-(/2)+(/2)]. Причем для вывода, при котором выходное излучение направлено по нормали к поверхности вывода, угол наклона ₄ выбирают равным [(/4)-(/2)]. Для получения многолучевого усилителя предложено область ввода-вывода излучения выполнять из по крайней мере двух подобластей, первая из которых оптически взаимосвязана с задающим источником, подобласти разделены вторыми оптическими гранями для вывода излучения при работе усилителя из каждой подобласти. Наклон граней, формирующих подобласти, может отличаться от наклона второй оптической грани со стороны ввода излучения. При этом возможен выбор различных сочетаний углов наклона ₃ и ₄ для реализации вывода излучений, в том числе по нормали к плоскости активного слоя. Например, для вывода излучения через поверхность лазерной гетероструктуры, противоположную размещению области ввода-вывода излучения, предложено вторые оптические грани со стороны вывода излучения, образующие острый угол с плоскостью активного слоя, сформировать под углом наклона ₄, выбираемым в диапазоне [(/4)+(/2)-(/2)] ... [(/4)+(/2)+(/2)], а в областях их проекций на поверхности лазерной гетероструктуры, противоположной расположению области ввода-вывода излучения, выполнять антиотражающие покрытия.

Для реализации многокаскадного усилительного элемента предложено по крайней мере две активные области усиления, имеющие одинаковые углы втекания и вытекания для каждой области усиления, формировать одной поверхности области ввода-вывода излучения, либо по крайней мере две активные области усиления формировать вдоль одной линии, параллельной поверхности области ввода-вывода излучения и плоскости активного слоя, с шагом между началами активных областей, равным 2d_ОВВ/tg , либо по крайней мере по одной активной области усиления, имеющих одинаковые углы втекания и вытекания для каждой области усиления, формировать на противоположных поверхностях области ввода-вывода излучения, либо по крайней мере по одной активной области усиления формировать вдоль каждой из двух линий, параллельных между собой и расположенных на противоположных поверхностях, при кратчайшем расстоянии между началами активных областей усиления на противоположных сторонах, равном d_ОВВ/sin .

Для получения направленного суперлюминесцентного излучения при упрощении технологии изготовления ПОУ при дискретном исполнении задающий источник входного излучения предложено формировать в виде второго усилительного элемента. Для реализации задающего источника, входное излучение которого при работе устройства обладает характеристиками лазерного излучателя, в активную область усиления второго усилительного элемента предложено ввести отражатели.

Для получения интегрального полупроводникового оптического усилителя с суперлюминесцентным излучением предложено активную область усиления задающего источника размещать на области ввода-вывода излучения усилительного элемента, причем угол вытекания активной области усиления задающего источника одинаков с углом втекания активной области усиления усилительного элемента. Для получения лазерного излучения предложено в активную область усиления задающего источника ввести отражатели.

При этом для интегрального исполнения возможны модификации: активные области усиления задающего источника и усилительного элемента предложено размещать на одной поверхности на области ввода-вывода излучения, в одном из случаев, активные области усиления задающего источника и усилительного элемента предложено размещать на одной линии, параллельной поверхности области ввода-вывода излучения и плоскости активного слоя, с шагом между началами активных областей, равным 2d_ОВВ/tg , активные области усиления задающего источника и усилительного элемента предложено размещать на противоположных поверхностях области ввода-вывода излучения, в одном из случаев, активные области усиления задающего источника и усилительного элемента предложено формировать вдоль каждой из двух линий, параллельных между собой, расположенных на противоположных поверхностях, при кратчайшем расстоянии между началами активных областей усиления на противоположных поверхностях, равном d_ОВВ/sin .

Как для каскадного усилительного элемента, так и для предложенных дискретных и интегральных модификаций ПОУ предложено по крайней мере часть по крайней мере одной поверхности области ввода-вывода излучения выполнена отражающей.

Для дискретного и интегрального исполнений при реализации задающего источника, входное излучение которого при работе устройства обладает характеристиками лазерного излучателя, также предложено: отражатели выполнять в виде отражающих покрытий, отражатели выполнены в виде брегговских распределенных отражателей, отражатели выполнены в виде распределенных отражателей обратной связи вдоль всей длины активной области усиления задающего источника.

Существом настоящего изобретения является новое, неочевидное предложение по распределенному вводу входного коллимированного излучения в усилительный элемент и распределенному выводу усиленного дифракционно-ограниченного с малым углом расходимости излучения из усилительного элемента. В предложенных ПОУ ввод входного сигнала, так же как и вывод усиленного излучения, происходит одновременно вдоль всей длины усилительного элемента, равной длине активной области усиления, которая многократно превосходит ее толщину. Это достигается неочевидной совокупностью всех существенных признаков, включающих ввод входного излучения с использованием коллимированного луча, падающего под заданными углами на поверхность ввода от задающего источника, введением в усилительный элемент ПОУ предложенного нами нового и неочевидного средства ввода излучения, оригинально объединенного в единое (интегральное) средство ввода-вывода, включающее всю лазерную гетероструктуру и дополнительно введенную область ввода-вывода излучения, ограниченную с торцевых сторон дополнительно введенными вторыми оптическими гранями, а также сформулированным нами комплексом оригинальных и неочевидных требований к характеристикам используемой лазерной гетероструктуры, к веществу самой области ввода-вывода, к наклону ее оптических граней.

Существом настоящего изобретения также являются предложенные новые конструкции ПОУ с многолучевым выводом излучения, с многокаскадным усилительным элементом, в интегрированном исполнении с задающим источником входного суперлюминесцентного или лазерного излучения в виде аналогичного усилительного элемента.

Следует отметить, что только вся предложенная совокупность существенных признаков позволяет решить поставленную нами техническую задачу и на решение каждой части технической задачи влияют все предложенные существенные признаки изобретения.

Настоящее изобретение поясняется фиг. 3 - 25.

На фиг. 3 схематично изображено продольное (вдоль оптической оси усиления в активном слое) сечение конструкции усилительного элемента предлагаемого ПОУ с вводом и выводом излучения через вторые оптические грани, помещенные под острыми углами к плоскости активного слоя, и с омическим контактом к наружной поверхности оптически однородной области ввода-вывода.

На фиг. 4 схематично изображено продольное сечение конкретной лазерной гетероструктуры с областью ввода-вывода излучения, каждый из ограничительных слоев которой содержит по одному подслою с показателями преломления, равными n_ОВВ.

На фиг. 5 схематично изображено изменение показателя преломления в направлении, перпендикулярном слоям лазерной гетероструктуры, изображенной на фиг. 4.

На фиг. 6 графически изображено распределение интенсивности усиленного излучения в ближнем поле (расчетные данные) с наложенным изменением показателей преломления в соответствующих слоях лазерной гетероструктуры, представленных на фиг. 5.

На фиг. 7 графически изображено распределение интенсивности усиленного излучения в дальнем поле в перпендикулярной плоскости (расчетные данные).

На фиг. 8 - 10 схематично изображены продольные сечения конструкций гетероструктур для различных модификаций усилительного элемента предложенного ПОУ: на фиг. 8 - подслой ограничительного слоя лазерной гетероструктуры, смежный с областью ввода-вывода излучения, состоит из двух областей с различными значениями показателей преломления, на фиг. 9 - область ввода-вывода излучения выполнена из двух подслоев различной электропроводности, на фиг. 10 - с наружной стороны области ввода-вывода излучения выполнен второй дополнительный слой поглощения.

На фиг. 11 - 13 схематично изображены поперечные сечения конструкций УЭ предлагаемого ПОУ при различных вариантах выполнения омического контакта, а именно на фиг. 11 - к электропроводному дополнительному слою (области ввода-вывода излучения, являющейся подложкой), на фиг. 12 - к электропроводному подслою, имеющему наименьшее значение ширины запрещенной зоны среди подслоев ограничивающего слоя, смежного с областью ввода-вывода излучения, на фиг. 13 - к электропроводному подслою области ввода-вывода излучения, смежному с лазерной гетероструктурой.

На фиг. 14 - 17 схематично изображены продольные сечения различных конструкций УЭ с одной подобластью области ввода-вывода излучения: на фиг. 14 - с вводом и выводом излучения через вторые оптические грани, параллельные перпендикулярной плоскости, на фиг. 15 - с вводом излучения через вторую оптическую грань, параллельную перпендикулярной плоскости, и с выводом излучения через вторую оптическую грань, помещенную под острым углом к плоскости активного слоя, на фиг. 16 - со вторыми оптическими гранями, помещенными под тупыми углами к плоскости активного слоя и вводом и выводом излучения через наружную поверхность области ввода-вывода излучения, на фиг. 17 - с вводом и выводом излучения через вторую оптическую грань, параллельную перпендикулярной плоскости, с однократным отражением усиленного излучения в области ввода-вывода излучения от второй оптической грани.

На фиг. 18 - 19 схематично изображены продольные сечения предлагаемого ПОУ с областями ввода-вывода излучения, разделенными вторыми оптическими гранями на несколько подобластей, с вводом излучения через первую подобласть и многолучевым выводом излучения через: на фиг. 18 - наружные поверхности каждой подобласти, причем вторые оптические грани каждой подобласти помещены под тупыми углами к плоскости активного слоя, кроме грани ввода, помещенной под острым углом, на фиг. 19 - вторые оптические грани, помещенные под острыми углами к плоскости активного слоя и пересекающиеся на границе области ввода-вывода излучения с лазерной гетероструктурой.

На фиг. 20 схематично изображено продольное сечение конструкции предлагаемого дискретного ПОУ с суперлюминесцентным излучением, в котором задающий элемент выполнен в виде усилительного элемента.

На фиг. 21 схематично изображено продольное сечение конструкции предлагаемого дискретного ПОУ, в котором задающий элемент выполнен в виде инжекционного лазера с областью вывода излучения.

На фиг. 22 - 25 схематично изображены различные конструкции ПОУ в интегральном исполнении: на фиг. 22 - усиливающие активные области ПОУ с суперлюминесцентным излучением размещены с одной стороны области ввода-вывода излучения (продольный разрез), на фиг. 23 - генерирующая и усиливающие активные области размещены с одной стороны области ввода-вывода излучения (продольный разрез), на фиг. 24 - генерирующая и усиливающие активные области размещены с одной стороны области ввода-вывода излучения (вид сверху), на фиг. 25 - генерирующая и усиливающие активные области размещены с противоположных сторон области ввода-вывода излучения (продольный разрез).

Предложенный ПОУ, схематически изображенный на фиг. 3, содержит задающий источник 1, оптическую систему 2 формирования входного излучения, размещенные на одной оптической оси, и усилительный элемент (УЭ) 3, продольная ось активной области усиления которого не является продолжением оптической оси первых двух элементов. УЭ 3 включает полупроводниковую лазерную гетероструктуру 4, со