Название:	Разработка физических принципов и создание источника когерентного излучения в терагерцовой области спектра на основе нелинейно-оптического внутрирезонаторного преобразования в полупроводниковом лазере
Грантодатель:	РФФИ
Область знаний:	02 - ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ
Научная дисциплина:	02-320 Когерентная и нелинейная оптика 02-330 Физика лазеров
Ключевые слова:	асимметричная квантово-размерная гетероструктура, мощный полупроводниковый лазер, нелинейно-оптическое преобразование, нелинейный кристалл, длина синхронизма, двухцветная генерация
Время действия проекта:	2006-2007
Тип:	исследовательский
Руководитель(и):	Пихтин,НА
Подразделения:	лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА)
Код проекта:	06-02-08095
Финансирование 2006 г.:	1000000
Исполнители:	Бондарев,АД: лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА) Борщев,КС: None Капитонов,ВА: лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА) Лютецкий,АВ: лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА) Слипченко,СО: лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА) Соколова,ЗН: лаб. полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей (Пихтина,НА) Фетисова,НВ : None

Проект направлен на разработку физических принципов и создание когерентных источников излучения в терагерцовой области спектра на основе внутрирезонаторных нелинейных эффектов в полупроводниковых Фабри-Перо лазерных диодах. В результате выполнения проекта будет создан лабораторный образец полупроводникового нелинейно-оптического источника когерентного излучения в терагерцовой области спектра. Практический интерес к разработкам когерентных источников излучения в терагерцовой области спектра обусловлен уникальными свойствами этого электромагнитного излучения. В терагерцовой области спектра многие вещества: бумага, дерево, пластик являются прозрачными. Это открывает широкие возможности для неразрушающего и не принудительного контроля корреспонденции, багажа без необходимости прямого доступа к контролируемому объекту. По сравнению с методом контроля с помощью рентгеновских лучей использование терагерцового излучения обладают минимальным риском для здоровья, как для объектов контроля, так и для операторов. Другая, не менее актуальная область использования терагерцовых источников излучения, связана с возможностью дистанционной идентификации некоторых веществ: взрывчатых, химически и биологически активных. Это обусловлено тем, что многие вещества, в том числе живые организмы, обладают характеристическим спектром излучения или поглощения в терагерцовой области. Совокупность уникальных свойств терагерцовых источников излучения свидетельствует о наличии огромных рынков реализации высокоэффективных источников излучения в терагерцовой области спектра. В настоящее время источники когерентного излучения в терагерцовой области спектра (0.3-30 ТГц), работающие при комнатной температуре, недоступны. Униполярные полупроводниковые лазеры требуют криогенных температур, системы на базе твердотельных лазеров обладают высокой стоимостью, а биполярные полупроводниковые лазеры отличаются чрезвычайно низкой эффективностью. Преимуществами предлагаемого прибора по сравнению с известными прототипами будут: генерация на двух линиях, разнесенных по частоте на 0.3-30 ТГц, без использования внешних оптических схем селекции длин волн излучения; использование в качестве нелинейной среды внутрирезонаторной области лазерной гетероструктуры; работа при комнатных температурах; доступность и дешевизна полупроводниковых лазерных диодов. Особенности подходов, позволяющих реализовать заявленные преимущества, заключаются в следующем: Впервые будут использоваться нелинейные свойства внутрирезонаторной среды кристалла лазерного диода. В качестве базовой конструкции будет применена асимметричная гетероструктура, что позволит достичь высоких плотностей мощности излучения (более 10 МВт/см2) в нелинейной среде. Впервые будут проведены исследования неравновесных рекомбинационно-генерационных процессов в активных квантово-размерных областях при сверхвысоких уровнях возбуждения. Наряду с использованием разработанного подхода селекции мод высшего порядка в асимметричных гетероструктурах это позволит разработать конструкцию активной области для реализации генерации на двух линиях, разнесенных по частоте на 0.5-30 ТГц. Впервые будет разработана волноводная структура нелинейной оптической среды, позволяющей достичь максимально возможное значение длины синхронизма. Будут рассмотрены возможности повышения длины синхронизма за счет использования методики модовой дисперсии, в которой условия синхронизма могут быть выполнены благодаря разным дисперсионным зависимостям эффективного показателя преломления волноводных мод разного порядка. Для увеличения эффективности преобразования будет оптимизирован интеграл перекрытия взаимодействующих мод, также будет рассмотрена методика создания условий квазисинхронизма взаимодействующих мод за счет внесения периодического возмущения в профиль усиления и эффективного показателя преломления нелинейной среды. В рамках проблемы создания неохлаждаемых источников излучения в терагерцовой области спектра (0.3 - 30 ТГц) решается конкретная фундаментальная научная задача: \"Разработка физических принципов и создание источника излучения в терагерцовой области на основе нелинейно-оптического внутрирезонаторного преобразования в полупроводниковом лазере\". Проект соответствует научным задачам ФЦНТП \"Информационно-телекоммуникационные системы и электроника\" и научным задачам в рамках проблемы создания аппаратуры для обнаружения не санкционированных объектов ФЦНТП \"Безопасность и противодействие терроризму\". Запрашиваемые средства будут направлены на разработку технологии лазерных гетероструктур с интегрированными внутрирезонаторными нелинейными средами и изготовление лазерных диодов на их основе. Часть средств будет направлена на развитие измерительной базы: приобретение детекторов излучения дальней ИК области спектра, источников питания, позволяющих достигать сверхвысоких уровней излучения. Остальные средства будут направлены на оплату труда. Номера государственной регистрации НИР и (или) названия и номера грантов РФФИ, на результатах выполнения которых основывается настоящий проект: РФФИ 98-02-18266, РФФИ 01-02-17851, РФФИ офи_а 04-02-08183