Abstract

We analyze polarization switching in vertical-cavity surface-emitting lasers, taking into account a proper semiconductor frequency-dependent complex susceptibility and spin-flip processes. Thermal effects are included as a varying detuning, and gain differences arise from birefringence splitting. We find that, for large birefringence, gain differences between the two linearly polarized modes are preponderant, and switching occurs owing to thermal shift. For small birefringence polarization switching from the high- to the low-gain mode occurs owing to the combined effect of birefringence and semiconductor phase-amplitude-coupled dynamics for a finite value of the carrier spin-flip rate.

© 1999 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. See the reviews by M. San Miguel, K. Ebeling, and O. Blum, in Semiconductor Quantum Optoelectronics, A. Miller, ed. (Institute of Physics, London, 1999).
  2. Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
    [CrossRef]
  3. H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
    [CrossRef]
  4. K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
    [CrossRef]
  5. K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
    [CrossRef]
  6. K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
    [CrossRef]
  7. K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
    [CrossRef]
  8. A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
    [CrossRef]
  9. J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
    [CrossRef]
  10. M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
    [CrossRef]
  12. R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
    [CrossRef]
  13. H. Haug and S. Schmitt-Rink, Prog. Quantum Electron. 9, 3 (1984); M. Lindberg and S. W. Koch, Phys. Rev. B 38, 3342 (1988).
    [CrossRef]
  14. S. Balle, Phys. Rev. A 57, 1304 (1998).
    [CrossRef]

1998 (3)

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

S. Balle, Phys. Rev. A 57, 1304 (1998).
[CrossRef]

1997 (2)

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
[CrossRef]

1995 (4)

M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

1994 (1)

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

1984 (1)

H. Haug and S. Schmitt-Rink, Prog. Quantum Electron. 9, 3 (1984); M. Lindberg and S. W. Koch, Phys. Rev. B 38, 3342 (1988).
[CrossRef]

Abraham, N. B.

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

Asom, M. T.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Ason, M. T.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

Balle, S.

S. Balle, Phys. Rev. A 57, 1304 (1998).
[CrossRef]

Blum, O.

See the reviews by M. San Miguel, K. Ebeling, and O. Blum, in Semiconductor Quantum Optoelectronics, A. Miller, ed. (Institute of Physics, London, 1999).

Britton, R. S.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Brusenbach, P.

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

Cameron, A. R.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Chilla, J. L. A.

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

Choquette, K. D.

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

Dagenais, M.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Danckaert, J.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

Ebeling, K.

See the reviews by M. San Miguel, K. Ebeling, and O. Blum, in Semiconductor Quantum Optoelectronics, A. Miller, ed. (Institute of Physics, London, 1999).

Feng, Q.

M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Figiel, J. J.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Focht, M. W.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Grevatt, T.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Guth, G. D.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Hagerott-Crawford, M.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Harley, R. T.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Haug, H.

H. Haug and S. Schmitt-Rink, Prog. Quantum Electron. 9, 3 (1984); M. Lindberg and S. W. Koch, Phys. Rev. B 38, 3342 (1988).
[CrossRef]

Hidayat, I. S.

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

Jiang, S.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Kawaguchi, H.

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

Kilcoyne, S. P.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Kojima, K.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Lear, K. L.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

Leibenguth, R. E.

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Leibenguth, R. L.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

Malinowski, A.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Martín-Regalado, J.

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

Miller, A.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Moloney, J. V.

M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Morgan, R. A.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Pan, Z. G.

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

Panajotov, K.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

Peeters, M.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

Perozzo, P.

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Pesquera, L.

A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
[CrossRef]

Prati, F.

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

Rocca, J. J.

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

Ryvkin, B.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

San Miguel, M.

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

See the reviews by M. San Miguel, K. Ebeling, and O. Blum, in Semiconductor Quantum Optoelectronics, A. Miller, ed. (Institute of Physics, London, 1999).

Schmitt-Rink, S.

H. Haug and S. Schmitt-Rink, Prog. Quantum Electron. 9, 3 (1984); M. Lindberg and S. W. Koch, Phys. Rev. B 38, 3342 (1988).
[CrossRef]

Schneider, R. P.

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Shore, K. A.

A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
[CrossRef]

Takahashi, Y.

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

Thienpont, H.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

Valle, A.

A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
[CrossRef]

Veretennicoff, I.

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

Yamayoshi, Y.

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

Zolper, J. C.

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

Z. G. Pan, S. Jiang, M. Dagenais, R. A. Morgan, K. Kojima, M. T. Asom, R. E. Leibenguth, G. D. Guth, and M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 63, 2999 (1993).
[CrossRef]

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. L. Leibenguth, and M. T. Ason, Appl. Phys. Lett. 64, 2767 (1994).
[CrossRef]

J. Martín-Regalado, J. L. A. Chilla, J. J. Rocca, and P. Brusenbach, Appl. Phys. Lett. 70, 3350 (1997).
[CrossRef]

R. S. Britton, T. Grevatt, A. Malinowski, R. T. Harley, P. Perozzo, A. R. Cameron, and A. Miller, Appl. Phys. Lett. 73, 2140 (1998).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

H. Kawaguchi, I. S. Hidayat, Y. Takahashi, and Y. Yamayoshi, Electron. Lett. 31, 109 (1995).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

J. Martín-Regalado, M. San Miguel, N. B. Abraham, and F. Prati, IEEE J. Quantum Electron. 33, 765 (1997); J. Martín-Regalado, S. Balle, M. San Miguel, A. Valle, and L. Pesquera, Quantum Semiclass. Opt. 9, 713 (1997).
[CrossRef]

IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. (1)

K. D. Choquette, R. P. Schneider, K. L. Lear, and R. E. Leibenguth, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 661 (1995).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

K. Panajotov, B. Ryvkin, J. Danckaert, M. Peeters, H. Thienpont, and I. Veretennicoff, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 6 (1998).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

A. Valle, K. A. Shore, and L. Pesquera, J. Lightwave Technol. 14, 2062 (1996).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (2)

S. Balle, Phys. Rev. A 57, 1304 (1998).
[CrossRef]

M. San Miguel, Q. Feng, and J. V. Moloney, Phys. Rev. A 52, 1728 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE (1)

K. D. Choquette, K. L. Lear, R. P. Schneider, R. E. Leibenguth, J. J. Figiel, S. P. Kilcoyne, M. Hagerott-Crawford, and J. C. Zolper, Proc. SPIE 2382, 125 (1995).
[CrossRef]

Prog. Quantum Electron. (1)

H. Haug and S. Schmitt-Rink, Prog. Quantum Electron. 9, 3 (1984); M. Lindberg and S. W. Koch, Phys. Rev. B 38, 3342 (1988).
[CrossRef]

Other (1)

See the reviews by M. San Miguel, K. Ebeling, and O. Blum, in Semiconductor Quantum Optoelectronics, A. Miller, ed. (Institute of Physics, London, 1999).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

Stability diagram of LP solutions in the plane I-Δ (the injection current is normalized to the minimum threshold). Solid arrow, possible path associated with thermal effects. Parameters values: γe=1 ns-1, γp=30 ns-1, γj=150 ns-1, κ=300 ns-1, γ=104 ns-1, Γ=4.5%, and aχ0=1.3×104 ns-1.

Fig. 2
Fig. 2

Stability diagram of LP solutions. Solid arrows, possible switching processes (see text). The parameter values are the same as in Fig. 1, except for γp=3 ns-1.

Equations (4)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

χ±=-χ0ln1-2D±u±+i+ln1-D++D-u±+i-ln1-bu±+i,
u±=ω±γ+Δ+σN++N-Nt1/3,
E·±=-κE±+iΓ2aχ±E±-iγpE,
N·±=I2-γeN±-γjN±-N+aχ±imE±2,

Metrics