- Применение волноведущих структур (диэлектрических или плазмонных) позволяет существенно увеличить степень конверсии мощного ИК импульса в ТГц импульс в процессе оптического выпрямления первого в среде с квадратичной нелинейностью диэлектрической проницаемости.
- Использование режима синхронизации мод при генерации двух оптических полей с близкими частотами в гетеролазерах на квантовых ямах позволяет значительно увеличить мощности импульсов разностной частоты (лежащей в среднем или дальнем ИК или ТГц диапазонах), получающихся вследствие внутрирезонаторного нелинейного смешения этих полей на нерезонансной объёмной и связанной с квантовыми ямами резонансной квадратичной нелинейности диэлектрической проницаемости.
- Генерация среднего ИК поля на неоднородно уширенном внутризонном переходе в полупроводниковом гетеролазере на квантовых ямах, одновременно генерирующем оптическое излучение на межзонном переходе, оказывается возможной в условиях, когда полная инверсия внутризонного перехода отсутствует и он инвертирован лишь в узкой спектральной области, включающей в себя весь интервал его резонансного взаимодействия со средним ИК полем. Это позволяет значительно (в несколько раз по сравнению с известными оценками) снизить пороговую плотность накачивающего тока для начала генерации среднего ИК излучения. В результате в импульсном режиме она оказывается экспериментально достижимой даже при комнатной температуре.
- Даже при комнатной температуре в волноведущих полупроводниковых ге-тероструктурах с квантовыми ямами возможно существенное усиление импульсов среднего или дальнего ИК диапазона за счёт создания кратковременной инверсии на внутризонном переходе с помощью распространяющихся синхронно с ними мощных накачивающих оптических импульсов.
- Достаточно быстрое изменение наложенного на гетероструктуру с квантовыми ямами внешнего электрического поля позволяет достигать кратковременной, но достаточно большой инверсии населённостей на их внутризонных переходах. Это может быть использовано для создания усилителей средних и дальних ИК и ТГц импульсов с длительностями ∼ 1 пс, работающих при комнатных температурах.
- В полупроводнике, помещённом в постоянное магнитное поле и накачиваемом переменным электрическим полем, резонансным с циклотронной частотой тяжелых дырок, достижима спектрально ограниченная инверсия населён-ностей между подзонами лёгких и тяжелых дырок, которую можно использовать для усиления и генерации ТГц излучения даже при комнатной температуре. Указанная инверсия возникает лишь при достаточно малой концентрации дырок, так что коэффициент усиления ТГц поля может превысить его потери лишь в высококачественных (по отношению к концентрации дефектов кристаллической структуры) и высокочистых алмазных образцах, практически прозрачных в ТГц диапазоне.
- В замагниченных квантовых ямах, масса лёгких дырок в которых отрицательна, действительная часть динамической дифференциальной проводимости должна существенно падать при значительно меньших амплитудах внешнего переменного электрического поля, чем в случае объёмного полупроводника.
- В модифицированной трёхуровневой "лестничной" схеме безынверсного усиления, где частота накачки равна частоте дипольно запрещённого перехода с основного уровня на второй возбуждённый, частота генерации может перестраиваться (в 2 и более раз) в пределах дальнего ИК и ТГц диапазона в результате изменения интенсивности накачки. Данный эффект может быть использован для создания работающего при комнатной температуре импульсного частотно-перестраиваемого дальнего ИК и ТГц лазера на квантовых точках с оптической накачкой. Частотно-перестраиваемый безынверсный лазер дальнего ИК и ТГц диапазона может быть реализован и на гетероструктуре с квантовыми ямами. Он способен работать при комнатной температуре, а его выходная частота может меняться примерно вдвое с помощью варьирования интенсивности накачивающего среднего ИК излучения.
- Существует безынверсная лазерная схема, позволяющая, с одной стороны, получить усиление электромагнитного поля на переходе между двумя квазидискретными уровнями квантовой системы и, с другой стороны, минимизировать поглощение накачивающего систему излучения, возникающее вследствие конечных времён жизни соответствующих этим уровням состояний. Такая схема может служить прообразом для создания эффективных безынверсных усилителей и генераторов среднего и дальнего ИК излученияна квантовых точках с квазидискретными уровнями.
- Отказ от использования опустошения нижнего лазерного уровня за счёт резонансного излучения продольных оптических фононов в схеме фонтан ноголазера на переходах между подзонами размерного квантования зоны проводимости в гетероструктуре с квантовыми ямам позволяет одновременно повысить рабочую температуру такого лазера вплоть до комнатной и обеспечитьего генерацию в дальнем ИК диапазоне.
[2] V.A. Kukushkin, V.Ya. Aleshkin, A.A. Belyanin, A.A. Dubinov, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, and M. O. Scully, "Difference-Frequency Pulse Generation in Quantum-Well Heterolasers", Laser Physics, v. 17, No. 5, pp. 688-694 (2007).
[3] V.A. Kukushkin, "Efficient amplification of mid- to far-infrared pulses due to optical pulse conversion in waveguiding quantum-well heterostructures", Physical Review A, vol. 76, 023817, 12 pages (2007).
[4] В.А. Кукушкин, "Генерация среднего инфракрасного излучения в полупроводниковых лазерах ближней инфракрасной области на низкоразмерных гете-роструктурах", Журнал экспериментальной и теоретической физики, т. 133, вып. 3, стр. 522-531 (2008).
[5] В.А. Кукушкин, "Периодическое создание кратковременной инверсии населён-ностей на межподзонных лазерных переходах в квантовых ямах", Физика и техника полупроводников, том. 42, вып. 7, стр. 810-816 (2008).
[6] V. Kukushkin, "Proposal for Room-Temperature Generation of Mid-Infrared Radiation in Near-Infrared Quantum-Well Heterolasers", IEEE Photonics Technology Letters, v. 20, No. 7, pp. 481-483 (2008).
[7] A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, V.A. Kukushkin, A.V. Andrianov, V.Ya. Aleshkin, and A.A. Dubinov, "Mode-Locked Dual-Wavelength Heterolasers for Terahertz Generation via Intracavity Wave Mixing", Acta Physica Polonica A, v. 113, no. 3, pp. 869-873 (2008).
[8] В.А. Кукушкин, "Оптическая ректификация сильно сфокусированных импульсов ближнего ИК диапазона в плазмонном волноводе", Журнал технической физики, т. 78, № 10, стр. 78-82 (2008).
[9] V.A. Kukushkin, "Generation of terahertz pulses from tightly focused single near-infrared pulses in double plasmon waveguides", Journal of the Optical Society of America B, v. 25, issue 5, Vol. 25, pp. 818-824 (2008).
[10] V. Kukushkin, "Periodic Transient Inversion at Intersubband Laser Transitions in Quantum Wells in an External Electric Field", IEEE Transactions on Nanotechnology, v. 7, issue 3, pp. 344-350 (2008).
[11] В.Я. Алёшкин, A.A. Белянин, А.А. Дубинов, В.В. Кочаровский, Вл.В. Ко-чаровский, В.А. Кукушкин, "Синхронизация мод и высокоэффективная импульсная генерация излучения разностной частоты в двухчастотных гетеро-лазерах", Известия РАН. Серия физическая, т. 72, № 2, стр. 252-256 (2008).
[12] В.А. Кукушкин, "Слабополевая нелинейная динамическая проводимость в квантовой яме с поперечным магнитным полем", Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики, т. 88, вып. 2, стр. 111-114 (2008).
[13] В.А. Кукушкин, "Усиление импульсов среднего и дальнего инфракрасного диапазона в низкоразмерных гетероструктурах с синхронной накачкой", Квантовая электроника, т. 38, № 10, стр. 909-916 (2008).
[14] V.A. Kukushkin, "Generation of THz radiation in semiconductors with cyclotron heating of heavy holes", Europhysics Letters, v. 84, pp. 60002p1-60002p6 (2008).
[15] V.A. Kukushkin, "Two-color interband and intraband quantum well heterolaser", Physical Review A, v. 78, issue 3, 033838, 9 pages (2008).
[16] В.А. Кукушкин, "Двухчастотный лазер оптического и среднего инфракрасного диапазона на квантовых ямах", Известия РАН. Серия физическая, т. 73, № 1, стр. 109-114 (2009).
[17] В.А. Кукушкин, "Перестраиваемый безынверсный лазер дальнего инфракрасного и терагерцового диапазона на квантовых точках", Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, т. 89, вып. 9, стр. 524-527 (2009).
[18] В.А. Кукушкин, "Эффективное безынверсное усиление инфракрасного излучения на квантовых точках с квазидискретными уровнями", Журнал экспериментальной и теоретической физики, т. 136, вып. 2(8), стр. 224-231 (2009).
[19] В.А. Кукушкин, "Генерация терагерцового излучения в высококачественных алмазных образцах", Физика твёрдого тела, т. 51, вып. 9, стр. 1716-1721 (2009).
[20] В.А. Кукушкин, "Эффективная конверсия инфракрасных импульсов в тера-герцовые в волноведущих полупроводниковых гетероструктурах", Физика и техника полупроводников, т. 44, вып. 1, стр. 109-113 (2010).
[21] В.А. Кукушкин, "Частотноперестраиваемый безынверсный лазер дальнего инфракрасного и терагерцового диапазона на наногетероструктурах с квантовыми ямами", Письма в Журнал технической физики, т. 36, вып. 3, стр. 7-14 (2010).
[22] V.A. Kukushkin, "How to achieve lasing in a system with the strong lifetime broadening of working levels?", Physics Letters A, v. 374, pp. 687-690 (2010).
[23] V.A. Kukushkin, "Proposal for an Inversionless Tunable Far-Infrared and THz Room-Temperature Laser on a Quantum Well Semiconductor Nanostructure", IEEE Journal of Quantum Electronics, v. 46, issue 5, pp. 666-673 (2010).
[24] В.А. Кукушкин, "Безынверсное усиление излучения в полупроводниковых наноструктурах: путь к созданию частотно-перестраиваемого лазера дальнего инфракрасного и терагерцового излучения", Физика и техника полупроводников, т. 44, вып. 11, стр. 1483-1488 (2010).
[25] V.A. Kukushkin, "Proposal for an inversionless tunable THz laser driven by room-temperature mid-infrared quantum cascade lasers", Semiconductor Science and Technology, v. 25, 125008 (8 pages) (2010).
[26] V.A. Kukushkin, "Theoretical analysis of quantum well fountain and Raman laser schemes for far-infrared and THz generation", Journal of Optics, v. 13, 035001 (7 pages) (2011).
[27] A.V. Andrianov, V.A. Kukushkin, Vl.V. Kocharovsky, V.V. Kocharovsky, A.A. Belyanin, V.Ya. Aleshkin, and A.A. Dubinov, "Terahertz generation via intracavity mixing in mode-locked dual-wavelength lasers", Proceedings of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (Minsk, May 28 -June 1, 2007), The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE), v. 6729, 672908 (12 pages) (2007).
[28] A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, V.A. Kukushkin, V.Ya. Aleshkin, and A.A. Dubinov, "Mode-locking regimes of difference-frequency generation in nonlinear mixing heterolasers", Book of abstracts of the International Conference "Coherent Control of the Fundamental Processes in Optics and X-ray-Optics"(N.Novgorod - Kazan - N.Novgorod, Russia, June 29-July 3, 2006), Institute of Applied Physics of RAS, p. 15 (2006).
[29] А.В. Андрианов, Вл. В. Кочаровский, В.А. Кукушкин, "Импульсная генерация инфракрасного излучения в гетеролазерах с синхронизацией мод и периодической модуляцией поверхности", Аннотации докладов на Научной студенческой конференции Высшей школы общей и прикладной физики Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (28-29 мая 2007 г., Н. Новгород), с. 5, Институт прикладной физики РАН, Н. Новгород (2007).
[30] V.A. Kukushkin, V.Ya. Aleshkin, A.A. Belyanin, A.A. Dubinov, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, and M.O. Scully, "Pulsed difference-frequency generation in two-color nonlinear mixing heterolasers", Proceedings of the 15th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology"(Novosibirsk, Russia, June 25-29, 2007), pp. 46-47, Ioffe Physico-Technical Institute, St. Petersburg, Russia (2007).
[31] Vl.V. Kocharovsky, V.Ya. Aleshkin, A.V. Andrianov, A.A. Belyanin, A.A. Dubinov, V.V. Kocharovsky, and V.A. Kukushkin, "Mode-locking regime of the pulsed difference-frequency generation in the nonlinear-mixing dual-wavelength heterolasers", Труды XI Международного Симпозиума "Нанофизика и Нано-электроника"(10-14 марта 2007 г., Н. Новгород), том 2, с. 539-540, Институт физики микроструктур РАН, г. Н. Новгород (2007).
[32] А.В. Андрианов, Вл.В. Кочаровский, В.А. Кукушкин, "Генерация инфракрасного и терагерцового излучения посредством внутрирезонаторного нелинейного смешения волн в гетеролазерах с синхронизацией мод", Сборник трудов V Международной конференции молодых ученых и специалистов "Оптика-2007"(Санкт-Петербург, 15-19 октября 2007 г.), стр. 5-6 (2007).
[33] A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, V.A. Kukushkin, A.V. Andrianov, V.Ya. Aleshkin and A.A. Dubinov, "Mode-Locked Dual-Wavelength Heterolasers for Terahertz Generation via Intracavity Wave Mixing", Abstracts of the 13th International Symposium on Ultrafast Phenomena in Semiconductors (Vilnius, Lithuania, August 26-29, 2007), p. 54, Semiconductor Physics Institute, Vilnius, Lithuania (2007).
[34] A.V. Andrianov, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, and V.A. Kukushkin, "New sources of coherent terahertz radiation - dual-wavelength heterolasers with intracavity mode mixing", Proceedings of the 17th International Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology (CriMiCo’2007), 10-14 September, 2007, Sevastopol, Crimea, Ukraine, pp. 912-913 (2007).
[35] А.В. Андрианов, Вл.В. Кочаровский, В.А. Кукушкин, "Метод функции Грина в задаче об импульсной генерации разностной частоты в гетеролазерах с синхронизацией мод", Труды XI научной конференции по радиофизике, по-свящённой 105-летию со дня рождения М.Т. Греховой (Нижний Новгород, 7 мая 2007 г.), Издательство Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, стр. 250-251 (2007).
[36] A.V. Andrianov, A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, and V.A. Kukushkin, "Pulsed generation of far-infrared and terahertz radiation via intracavity nonlinear mixing in mode-locked heterolasers", Proceedings of the Third International Conference "Frontiers of Nonlinear Physics", (Nizhny Novgorod -Saratov - Nizhny Novgorod, July 3-9, 2007), Institute of Applied Physics of RAS, p. 232 (2007).
[37] A.V. Andrianov, V.V. Kukushkin, Vl.V. Kocharovsky, V.V. Kocharovsky, A.A. Belyanin, V.Ya. Aleshkin, and A.A. Dubinov, "Terahertz Generation via Intracavity Mixing in Mode-Locked Dual-Wavelength Lasers", Abstracts of the International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (Minsk, Belarus, May 28 - June 1, 2007).
[38] В.А. Кукушкин, "Двухчастотный лазер ближнего и среднего инфракрасного диапазона на квантовых ямах", Труды XII Международного Симпозиума "На-нофизика и наноэлектроника"(Нижний Новгород, 10-14 марта 2008), Институт физики микроструктур РАН, т. 2, стр. 493-494 (2008).
[39] А.В. Андрианов, Вл.В. Кочаровский, В.А. Кукушкин, "Двухцветные гетеро-лазеры с синхронизацией мод для внутрирезонаторной генерации излучения разностной частоты"// Тезисы докладов конференции молодых учёных "Фундаментальные и прикладные задачи нелинейной физики"XIV научной школы "Нелинейные волны 2008"(1-7 марта 2008 г., г. Нижний Новгород), стр. 7-8.
[40] А.В. Андрианов, Вл.В. Кочаровский, В.А. Кукушкин, "Генерация инфракрасного и терагерцового излучения посредством внутрирезонаторного нелинейного смешения волн в гетеролазерах с синхронизацией мод", Тезисы докладов на 13-той Нижегородской сессии молодых учёных (естественнонаучные дисциплины) (Нижегородская область, санаторий "Татинец", 20-25 апреля 2008 г.), "Издательский салон"ИП Гладкова О.В., стр. 87-88 (2008).
[41] В.А. Кукушкин, "Эффективная конверсия инфракрасных импульсов в тера-герцовые в волноведущих гетероструктурах", Труды XIII Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника"(16 - 20 марта 2009 г., г. Нижний Новгород), стр. 374-375, издательство Института физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород, 2009 г.
[42] В.А. Кукушкин, "Безынверсное усиление излучения в полупроводниковых наноструктурах с квантовыми ямами: путь к созданию частотно-перестраиваемого дальнего инфракрасного и ТГц лазера",Труды XIV Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника"(15 - 19 марта 2010 г., г. Нижний Новгород), стр. 456-457, издательство Учреждения Российской академии наук Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород, 2010 г.
[43] В.А. Кукушкин, "Фонтанные лазерные схемы дальнего инфракрасного диапазона на полупроводниковых наногетероструктурах", Труды XV Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника"(14 - 18 марта 2011 г., г. Нижний Новгород), том 2, стр. 500-501, издательство Учреждения Российской академии наук Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород, 2011 г.
[44] V.A. Kukushkin, "Amplification of far-infrared and THz pulses due to optical pulse conversion in semiconductor nanostructures", Proceedigs of th1 19-th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology"(20-25 June, 2011, Ekaterinburg, Russia), pp. 160-161, Ioffe Physical-Technical Institute Press, 2011.