Abstract

We have observed lasing in a complicated eigenmode of a quasi-stadium laser diode with an unstable resonator consisting of two curved end mirrors obeying an unstable resonator condition and two straight sidewall mirrors. The laser was fabricated by application of a reactive-ion-etching technique to a molecular beam epitaxy–grown graded-index separate-confinement heterostructure single-quantum-well GaAs/AlGaAs structure. The far-field pattern shows that the lasing mode corresponds to the complicated lowest-loss mode obtained numerically by an extended Fox–Li method.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
    [CrossRef]
  2. A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
    [CrossRef]
  3. C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. T. Fukushima, S. A. Biellak, Y. Sun, and A. E. Siegman, Opt. Express 2, 21 (1998), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  5. T. Fukushima, J. Lightwave Technol. 18, 2208 (2000).
    [CrossRef]
  6. S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
    [CrossRef]
  7. N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
    [CrossRef]
  8. C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
    [CrossRef]
  9. A. E. Siegman, Lasers (University Science, Mill Valley, Calif., 1986).

2002 (2)

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
[CrossRef]

2000 (2)

T. Fukushima, J. Lightwave Technol. 18, 2208 (2000).
[CrossRef]

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

1998 (2)

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

T. Fukushima, S. A. Biellak, Y. Sun, and A. E. Siegman, Opt. Express 2, 21 (1998), http://www.opticsexpress.org .
[CrossRef] [PubMed]

1993 (1)

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

1992 (1)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

An, K.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Baillargeon, J. N.

Biellak, S. A.

Capasso, F.

C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Chang, J.-S.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Chang, R. K.

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

Cho, A. Y.

C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Faist, J.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Fukushima, T.

Gmachl, C.

C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Hobson, W. S.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

Kim, S. W.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Lee, J.-H.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Lee, S.-B.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Logan, R. A.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

McCall, S. L.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Moon, H.-J.

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

Narimanov, E. E.

C. Gmachl, E. E. Narimanov, F. Capasso, J. N. Baillargeon, and A. Y. Cho, Opt. Lett. 27, 824 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Nockel, J. U.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Pearton, S. J.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Rex, N. B.

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

Schwefel, H. G. L.

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

Siegman, A. E.

Sivco, D. L.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Slusher, R. E.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Stone, A. D.

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Sun, Y.

Tureci, H. E.

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, S. J. Pearton, and W. S. Hobson, Appl. Phys. Lett. 62, 2021 (1993).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (2)

S.-B. Lee, J.-H. Lee, J.-S. Chang, H.-J. Moon, S. W. Kim, and K. An, Phys. Rev. Lett. 88, 33903 (2000).
[CrossRef]

N. B. Rex, H. E. Tureci, H. G. L. Schwefel, R. K. Chang, and A. D. Stone, Phys. Rev. Lett. 88, 94102 (2002).
[CrossRef]

Science (1)

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

A. E. Siegman, Lasers (University Science, Mill Valley, Calif., 1986).

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the quasi-stadium laser diode with a geometrically unstable resonator condition and short unstable periodic ray trajectories.

Fig. 2
Fig. 2

Wavelength dependence of the power-coupling coefficient for three lower-loss resonator eigenmodes. The inset shows the beam intensity patterns inside the resonator for mode 0 at the wavelength 855.7 nm.

Fig. 3
Fig. 3

Calculated near- and far-field patterns of the beam output from the curved end mirror in the case of the lowest-loss resonator eigenmode. (a) Patterns at distances of (from the top) 0, 20, 30, and 50 µm from the mirror, (b) far-field pattern, (c) beam propagation behavior from the left curved end mirror.

Fig. 4
Fig. 4

Light output power versus injection current characteristics. Inset, lasing spectrum in the case of 10-mW output power.

Fig. 5
Fig. 5

Observed near- and far-field patterns of the beam output from the curved end mirror in the case of 10-mW output power. (a) Patterns at the distances of (from the top) 0, 20, 30, and 50 µm from the mirror, (b) far-field pattern.

Metrics