Поперечные структуры оптического поля: генерация и управление в лазерах с большой апертурой. Ч.II. Полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором

Представлено комплексное исследование пространственно-временной динамики миниатюрных широкоапертурных полупроводниковых лазеров с вертикальным резонатором (VCSEL). Основное внимание уделено разработке методов стабилизации их излучения с использованием внешней оптической инжекции. На основе детального анализа показано, что свободно работающие VCSEL демонстрируют хаотическую динамику, вызванную модуляционной неустойчивостью. Это приводит к филаментации пучка и значительному ухудшению его пространственно-временных характеристик. Рассматривается усовершенствованная математическая модель, учитывающая ключевые особенности полупроводниковых активных сред, включая фактор Генри, что позволяет адекватно описывать наблюдаемые нелинейные эффекты. Установлено, что внешнее оптическое управление не только эффективно подавляет развитие неустойчивостей, но и обеспечивает формирование контролируемых пространственных структур. В частности, продемонстрирована возможность генерации регулярных паттернов (полосовых, кольцеобразных и гексагональных структур) и контролируемое переключение между ними. Полученные результаты имеют важное значение для разработки стабильных компактных лазерных систем, применяемых в фотонике, оптической обработке информации и системах связи, где требуется точное управление пространственными характеристиками излучения.