Raumzeitliche Strukturen und ihre Kontrolle in oberflächenemittierenden

Oberflächenemittierende Halbleiterlaser (VCSEL) haben sich zwar wegen vieler vorteilhafter Eigenschaften zur Datenübertragung in Local Area Networks durchgesetzt, zeigen jedoch auch eine Fülle von Instabilitäten, an denen räumliche, zeitliche und Polarisationsfreiheitsgrade beteiligt sind. Gegenstand des Projektes ist eine experimentelle Analyse dieser Phänomene unter Gesichtspunkten der nichtlinearen Dynamik, die Demonstration der Relevanz von Selbstorganisationseffekten und die Aufzeigung von Kontrollmöglichkeiten.

Am Institut Non Lin&eakute;aire de Nice wurden Experimente zur Untersuchung räumlicher Strukturen in großflächigen Bottom-Emittern im freilaufenden Betrieb und im Betrieb als regenerative Verstärker durchgeführt. Letztere ergaben die erste Demonstration hexagonaler Strukturen in aktiven optischen Systemen. Die Längenskala ist durch die Verstimmung des äußeren Feldes zur Resonanz des VCSELs weitgehend frei wählbar. Ferner wurde die Wichtigkeit von Polarisationseffekten bei rückkopplungsinduzierten Instabilitäten in VCSELn und die Existenz des Analogons der aus Kantenemittern bekannten "Low frequency fluctuations" nachgewiesen.

Untersuchungen am Institut für Angewandte Physik betreffen die systematische Analyse von Polarisationsschalten in kommerziellen VCSELn kleinen Querschnittes in einem größeren Parameterbereich und ergeben Hinweise auf die Bedeutung nichtlinearer Effekte bei der Wahl des Polarisationszustandes.

Drittmittelgeber:

Alexander von Humboldt-Stiftung, Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Thorsten Ackemann, Prof. Dr. Salvador Balle (Palma de Mallorca), Prof. Dr. Wulfhard Lange, Prof. Dr. Gian Luca Lippi (Nice), Prof. Jorge Tredicce (Nice), Prof. Dr. Maxi San Miquel (Palma de Mallorca), Dipl.-Phys. Markus Sondermann

Veröffentlichungen:

Giudici, M., S. Balle, T. Ackemann, S. Barland, J.R. Tredicce: Polarization dynamics of vertical-cavity surface-emitting lasers with optical feedback: experiment and model. J. Opt. Soc. Am. B 16, 2114 (1999)

Ackemann, T., S. Barland, M. Cara, S. Balle, J.R. Tredicce, R. Jäger, M. Grabherr, M. Miller, K.J. Ebeling: Spatial mode structure of bottom-emitting broad-area vertical-cavity lasers. J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 2, 406 (2000)

Ackemann, T., S. Barland, J.R. Tredicce, M. Cara, S. Balle, R. Jäger, M. Grabherr, M. Miller, K. J. Ebeling: Spatial structure of broad-area vertical-cavity regenerative amplifiers. Opt. Lett. 25, 814 (2000)

Ackemann, T., S. Barland, M. Giudici, J.R. Tredicce, S. Balle, R. Jäger, M. Grabherr, M. Miller, K.J. Ebeling: Patterns in broad-area microcavities. Phys. stat. sol. (b) 221, 133 (2000)