Supersymmetric nitride-based semiconductor lasers
Lasery azotkowe wykorzystujące zjawisko supersymetrii
Project type: Research and development
Keywords: lasery półprzewodnikowe lasery azotkowe
Keywords (english): semiconductor lasers nitride-based lasers
Consortium members: Politechnika Łódzka (Lodz University of Technology) Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk Technische Universität Chemnitz
Project implementation period: 17/01/2024 - 16/01/2027
Funding institution: Narodowe Centrum Nauki
Program name: OPUS-LAP
Project manager:
Funding value: 1 301 070,00 PLN
Total project value: 1 301 070,00 PLN
W tym projekcie proponujemy zaadoptowanie teorii supersymetrii (SUSY) w kontekście wykorzystania jej w konfiguracjach laserów azotkowych. Teoria SUSY umożliwia poszerzenie grzbietu lasera i jednoczesne zachowanie emisji jednomodowej, co przyczyni się do zwiększenia emitowanej mocy optycznej i wysokiej jakości wiązki laserowej emitowanej przez laser zasilany elektrycznie. Projekt składa się z trzech głównych celów naukowych. Dwa pierwsze związane są z zaprojektowaniem i realizacją nowego typu laserów SUSY działających w reżimie impulsowym oraz z falą ciągłą. Oba cele wymagają różnych konstrukcji laserów SUSY, które będą badane w ramach projektu. Trzeci cel jest związany z eksperymentalną charakteryzacją laserów SUSY i dogłębnym badaniem zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za stabilną pracę w trybie jednomodowym. Ta nowa konfiguracja elektrycznie zasilanego lasera, która nigdy nie była badana eksperymentalnie ani teoretycznie, jest fascynującym przykładem fizyki niehermitowskiej, która niesie ze sobą nadzieję poprawy właściwości emisyjnych nie tylko konfiguracji rozpatrywanej w projekcie, ale także innych laserów o emisji krawędziowej realizowanych we wszystkich półprzewodnikowych układach materiałowych, jak również laserów z pionową wnęką rezonansową, laserów światłowodowych, itp. Dlatego w tym projekcie skupiamy się nie tylko na poprawie właściwości azotkowych laserów krawędziowych, ale także na głębokim zrozumieniu fundamentalnych zjawisk fizycznych zachodzących w laserach SUSY dotyczących roli punktów wyjątkowych i łamania symetrii parzystości-czasu, które spodziewamy się, iż mogą odgrywać kluczową rolę w zrozumieniu działania nowego typu laserów.
In this project we propose to adopt supersymmetry (SUSY) theory in a context of nitride-based lasers to boost their fundamental mode emission. SUSY enables widening the laser ridge and sustaining fundamental mode emission simultaneously, that will contribute to enhancement of optical power with high quality of the laser beam emitted by electrically driven devices. The project consists of three main scientific objectives. First two are related to designing and realisation the SUSY-lasers operating under the pulse regime and at continuous-wave CW operation. Both aims require different designs of SUSY-lasers that will be investigated in the project. Third aim is related to experimental characterisation of the SUSY-lasers unveiling reach physics responsible for stable single mode operation. This new electrically driven laser configuration, that has never been studied experimentally nor theoretically, is a fascinating example of non-Hermitian physics that brings great promise for the enhancement of lasing properties not only of the configuration considered in the project, but also other in-plane lasers fabricated in all semiconductor material configurations including interband-cascade and quantum-cascade lasers, as well as vertical-cavity surface emitting lasers (VCSELs), fiber lasers etc. Therefore in this project we focus not only on improvement of nitride-based edge-emitting lasers properties but also on a thorough understanding of the fundamental physical phenomena occurring in SUSY-lasers concerning the role of the exceptional points and parity-time symmetry breaking, that are expected to play a key role in understanding the operational principles of SUSY-lasers.
Go back