Квантовая электроника и электродинамика

Направление: Исследование и разработка полупроводниковых лазеров с накачкой электронным пучком.
Подразделение: кафедра физики
Руководитель: Зверев М.М., д.ф.м.н., профессор, (e-mail: mzverev@mail.ru, тел. . (495) 434-76-65)

Направление: Исследования по квантовой нуклеонике и возможности их применения для новых источников коротковолнового излучения.
Подразделение: Лаборатория прикладной физики МИРЭА
Руководитель: Задерновский А.А., д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой физики, (e-mail , тел. . (495) 434-)

Исследование и разработка полупроводниковых лазеров с накачкой электронным пучком.

Применение для накачки активных сред электронного пучка, формируемого и управляемого общеизвестными методами и средствами, позволило разработать новый класс приборов квантовой электроники – лазерные электронно-лучевые трубки, представляющие собой гибриды электронно-оптических систем и полупроводниковых лазерных мишеней.

Отличительными особенностями таких лазеров являются:

- возможность получения излучения на любой длине волны в диапазоне (0,32-30 мкм) или на нескольких длинах волн одновременно;

- возможность получения импульсов света с мощностью от милливатт до десятков мегаватт;

- возможность электронного управления интенсивностью и угловым положением лазерного луча;

В импульсных лазерах данного типа достигнут уровень мощности в несколько десятков мегаватт (при длительности импульса в несколько наносекунд) на разных длинах волн, а в сканирующих лазерах получено излучение со средней мощностью в несколько десятков ватт.

Полупроводниковые лазеры с электронно-лучевой накачкой могут быть использованы в системах проекционного телевидения, в медицине, лазерной локации, для обеспечения навигационной безопасности кораблей и летательных аппаратов, в скоростной интерферометрии, метрологии и т.д.

В последние годы благодаря успехам в технологии выращивания совершенных полупроводниковых структур появилась возможность значительного улучшения параметров лазеров с электронно-лучевой накачкой.

В работах, проводимых в МГТУ МИРЭА совместно с ФТИ им. А.Ф. Иоффе (г.СПб) и с НИИ «Полюс» (г.Москва), показана возможность значительного снижения рабочей энергии электронного пучка (до уровня менее10 кэВ) и пороговой плотности тока при комнатной температуре в лазерах сине – зеленого и ИК диапазонов за счет использования полупроводниковых квантоворазмерных структур. Полученные результаты говорят о возможности создания малогабаритных электронно-лучевых приборов нового поколения – лазеров с накачкой электронным пучком.

Целью проводимых в МИРЭА исследований является дальнейшее улучшение характеристик лазеров с электронно-лучевой накачкой на основе полупроводниковых структур малой размерности – увеличение импульсной и средней мощности, эффективности, спектрального состава, получение генерации на квантоворазмерных структурах в УФ - диапазоне, достижение непрерывного режима генерации, создание отпаянных приборов - лазеров и т.д.

Работа проводится по программам и грантам Миннауки, результаты неоднократно докладывались на российских и международных конференциях и опубликованы в научных журналах, например:

1. М.М. Зверев, Н.А. Гамов, Е.В. Жданова, В.Б. Студенов, С.В. Иванов, Д.В. Перегудов, С.В. Гронин, И.В. Седова, С.В. Сорокин, П.С. Копьев. Импульсный нагрев активных элементов низкопороговых зеленых лазеров с накачкой электронным пучком на основе наноструктур II-VI. Оптика и спектроскопия, т. 107, №3, 410, 2009.

2. M.M. Zverev, S.V. Ivanov, N.A. Gamov, E.V. Zdanova, V.B. Studionov, D.V. Peregoudov, I.V. Sedova, S.V. Gronin, S.V. Sorokin, P.S. Kop’ev, I.M. Olikhov. Green electron-beam pumped laser arrays based on II–VI nanostructures. Phys. Status Solidi B 247, No.6, 1561, 2010.

3. S. V. Gronin, S. V. Sorokin, I. V. Sedova, S. V. Ivanov, E. V. Zdanova, M. M. Zverev. ZnSe-based laser structures for electron-beam pumping with graded index waveguide. Phys. Status Solidi C7, No.6, 1694, 2010.

4. А.Л. Гусев, М.М. Зверев, С.В. Иванов, М.Д. Тарасов. Взаимодействие ускоренных электронов с люминесцирующими материалами. Альтернативная энергетика и экология. 2011, №2, С 2-8.

5. М.М. Зверев, В.О. Вальднер, Н.А. Гамов, Р.В. Есин, С.И. Гронин, Е.В. Жданова, С.В. Иванов, П.С. Копьев, Д.В. Перегудов, И.В. Седова, С.В. Сорокин, В.Б. Студенов. Влияние нелинейных эффектов на процессы разрушения активных элементов лазеров с электронно-лучевой накачкой на основе ZnSe – содержащих квантоворазмерных структур. Оптика и спектроскопия, том 111, № 2, 2011, с.208–211.

6. М.М. Зверев, Н.А. Гамов, Е.В. Жданова, М.А. Ладугин,А.А. Мармалюк, Д.В. Перегудов, В.Б. Студенов. Импульсный полупроводниковый лазер ИК диапазона с накачкой электронным пучком на основе квантоворазмерной структуры InGaAs/AlGaAs. Оптика и спектроскопия, том 111, № 2, 2011, с. 212–213.