Fachbereich 11 - Physik
Institut für Angewandte Physik
Nichtlineare Optik und Strukturbildung (Prof. Dr. W. Lange)

Raumzeitliche Strukturen und ihre Kontrolle in oberflächenemittierende Halbleiterlasern

Oberflächenemittierende Halbleiterlaser (vertical-cavity surface-emitting lasers = VCSEL) finden aufgrund ihrer vorteilhaften Bauform in der letzten Zeit großes Interesse sowohl von Seiten der grundlagen- als auch der anwendungsorientierten Forschung. Ihre Leistung und/oder Kohärenz wird jedoch durch Instabilitäten begrenzt, an denen räumliche, zeitliche und Polarisationsfreiheitsgrade beteiligt sind. Die resultierenden Zustände können als Beispiele für "optische Turbulenz" angesehen werden und repräsentieren stark nichtlineare Strukturen.

Ziel des Projektes ist eine Charakterisierung und Analyse dieser Strukturen unter Gesichtspunkten der nichtlinearen Dynamik und Strukturbildung sowie die Aufzeigung von Kontrollmöglichkeiten. Auf längere Sicht ist damit zu rechnen, dass aufgrund dieser Untersuchungen die Eigenschaften technisch eingesetzter Laser verbessert werden können.

Erste Experimente konzentrieren sich auf die Aufklärung der Mechanismen der Wellenzahl- und Symmetrieselektion an der ersten Laserschwelle. Bei der Interpretation sind immer auch die in realen Bauelementen vorhandenen Randeffekte und Inhomogenitäten zu berücksichtigen. Zur Kontrolle und Stabilisierung der Laseremission sowie zur Synthese möglichst frei wählbarer Feldverteilungen sollen Methoden der räumlich- und frequenzselektiven optischen Rückkopplung entwickelt bzw. verbessert werden.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Deutscher Akademischer Austauschdienst

Beteiligte Wissenschaftler:

HDoz. Dr. Thorsten Ackemann, Ihar V. Babushkin (Minsk), Prof. Dr. Salvador Balle (Palma de Mallorca), Prof. Dr. Wulfhard Lange, Dr. Natalia A. Loiko (Minsk), Prof. Dr. J. V. Moloney (Tucson, USA), Dipl.-Phys. Markus Sondermann

Veröffentlichungen:

Ackemann, T., W. Grosse-Nobis, G.L. Lippi: The Gouy phase shift, the average phase lag of Fourier components of Hermite-Gaussian modes and their application to resonance conditions in optical cavities, Opt. Commun. 189, 5-14, 2001

Babushkin, I. V., N.A. Loiko, T. Ackemann: Secondary bifurcations and transverse standing wave patterns in anisotropic microcavity lasers close to the first laser threshold, Phys. Rev. A 67, 013813 (2003)