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01.02.2020 | Ausgabe 2/2020

Optical and Quantum Electronics 2/2020

Numerical study of Risken–Nummedal–Graham–Haken instability in mid-infrared Fabry–Pérot quantum cascade lasers

Zeitschrift:
Optical and Quantum Electronics > Ausgabe 2/2020
Autoren:
N. Vukovic, J. Radovanovic, V. Milanovic, D. L. Boiko
Wichtige Hinweise
This article is part of the Topical Collection on Advanced Photonics Meets Machine Learning.
Guest edited by Goran Gligoric, Jelena Radovanovic and Aleksandra Maluckov.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

We review our recent theoretical studies on multimode instabilities in Fabry–Pérot cavity mid-infrared quantum cascade lasers (QCLs) caused by parametric excitation of Rabi flopping oscillations. Numerical simulations are based on the semiclassical traveling wave Maxwell–Bloch equations. QCLs with a few mm cavity without an absorber exhibit intermittent RNGH self-pulsations, while regular self-pulsations are possible in short-cavity QCLs, with the cavity length of 100 μm or smaller. However, the second threshold in short-cavity QCLs is significantly increased compared to the values for a few mm long devices. We provide here a new insight on RNGH instability via bifurcation analysis of the output waveform and studies of the recurrence period density entropy. We propose an interpretation of the broadening/narrowing of the optical spectrum of a QCL i.e. switching the RNGH instability on and off observed in experiment.

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