Моделирование полупроводникового лазера на основе резонансной решетки квантовых ям с внешним зеркалом

Для полупроводникового лазера с резонансной решеткой квантовых ям (КЯ) и внешним зеркалом разработана трёхмерная численная модель, используемая для расчёта импульсов генерации субмикросекундного диапазона, длинных по сравнению с временем выхода на стационарный режим и достаточно коротких для того, чтобы пренебречь нагревом среды. Найдены взаимосогласованные решения уравнения Гельмгольца для поля и системы уравнений диффузии для инверсии в каждой КЯ. Источником носителей заряда может быть как электронный пучок, так и пучок излучения лазера накачки. В результате расчётов найдены продольный и радиальный профили генерируемого поля, его длина волны и мощность. Определен эффективный пороговый ток накачки. Время вычислений в созданном итерационном алгоритме линейно растёт с числом КЯ, что позволяет находить характеристики лазера с большим количеством КЯ. Приведены результаты расчёта мощности и угла расходимости выходного пучка лазера с цилиндрической симметрией для разных длин резонатора и радиусов пятна накачки. После расчёта характеристик основной моды дополнительно рассчитаны моды высших порядков на фоне замороженных распределений носителей в решетке КЯ. Показано, что все конкурирующие моды остаются ниже порога возбуждения для мощностей накачки, реализованных в эксперименте. Проведено качественное сопоставление данных расчёта и эксперимента при накачке лазера наносекундным электронным пучком.