RU183644U1 - Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации - Google Patents
Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации Download PDFInfo
- Publication number
- RU183644U1 RU183644U1 RU2018107623U RU2018107623U RU183644U1 RU 183644 U1 RU183644 U1 RU 183644U1 RU 2018107623 U RU2018107623 U RU 2018107623U RU 2018107623 U RU2018107623 U RU 2018107623U RU 183644 U1 RU183644 U1 RU 183644U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- laser
- layer
- heterostructure
- quantum well
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/341—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires
- H01S5/3412—Structures having reduced dimensionality, e.g. quantum wires quantum box or quantum dash
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к квантовой электронике. Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации включает подложку, на одной стороне которой сформирован сплошной омический контакт, а на другой стороне подложки выращена полупроводниковая гетероструктура, ограниченная сколотыми гранями, содержащая оптический резонатор, при этом гетероструктура содержит последовательно нанесенные на подложку слой эмиттера n-типа проводимости, первый волноводный слой, активную область, содержащую по меньшей мере один квантово-размерный активный слой в виде квантовой ямы, второй волноводный слой, слой эмиттера p-типа проводимости, на внешний поверхности которого нанесены первый и второй омические контакты, разделенные диэлектрической областью шириной не менее 2 мкм и образующие секцию управления и секцию накачки лазера. Длина L резонатора, длина Lp секции накачки и толщина d слоя квантовой ямы, обеспечивающая наличие как минимум двух уровней размерного квантования в активной области, удовлетворяют определенным соотношениям. Технический результат полезной модели заключается в расширении спектра лазерной генерации до 100 нм. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящая полезная модель относится к квантовой электронной технике, а точнее к инжекционным лазерам с PN переходами.
Управление спектром генерации лазера, то есть возможность изменить длину волны излучения и ширину спектра излучения лазера, является востребованной для различных практических задач, включая телекоммуникацию, газоанализ, фотонные интегральные схемы, различные научные и медицинские применения. Для большинства таких задач требуются высокие оптические мощности, компактное исполнение, возможность интегрирования с другими устройствами в одном полупроводниковом кристалле, высокое быстродействие, а также возможность управления с помощью оптических, а не электрических сигналов.
Для решения таких задач лучше всего подходят инжекционные лазеры, поскольку они отличаются широким спектром усиления, компактными размерами, восприимчивостью активной среды, как к электрическим, так и к оптическим сигналам, и сравнительно высокими оптическими мощностями.
На сегодняшний момент задача управления спектром излучения инжекционных лазеров решается устройствами двух типов: устройствами с внешней обратной связью, и устройствами с интегрально изготовленными волноводами и оптическими спектрально селектирующими фильтрами, например, брэгговскими отражателями или кольцевыми микрорезонаторами. Устройства первого типа позволяют изменять длину волны и ширину линии лазерного излучения в широких пределах, в том числе в процессе работы лазера, однако конструкция внешнего резонатора не может быть выполнена интегрально, что сильно увеличивает размеры и сложность изготовления и настройки устройства. Быстродействие таких приборов ограничено скоростью механической настройки внешнего резонатора.
Устройства второго типа отличаются компактностью, возможностью интегрального исполнения и высоким быстродействием, однако они рассчитаны под заранее заданные параметры спектра генерации и не имеют возможности для его переключения. Их изготовление требует также применения ряда дорогостоящих технологий, например, субмикронной литографии. В силу технологических несовершенств брэгговские отражатели и микрорезонаторы приводят к потерям оптической мощности, что значительно снижает мощностные характеристики устройства в целом.
Также существуют различные устройства, способные модулировать лазерное излучение, например, модулятор в виде интерферометра Маха-Цендера, которые предусматривают возможность быстрого переключения лазерного излучения, однако они не рассчитаны на изменение длины волны излучения.
Известен инжекционный лазер, в который добавлена секция распределенного брэгговского отражателя (см. патент US 7286588, МПК H01S 003/08, H01S 003/13, опубликован 23.10.2007), которая обеспечивает эффективную обратную связь в узком диапазоне длин волн и за счет этого - сужение спектра оптического излучения и его стабилизацию на нужной длине волны.
Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности переключать длину волны оптического излучения, а также сложность изготовления брэгговского отражателя. Еще одним важным недостатком этого решения являются потери оптической мощности на брэгговском отражателе, которые снижают эффективность устройства.
Известен инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации (см. заявка WO 2014163449, МПК H01S 003/10, H01S 005/00, опубликована 09.10.2014), включающий внешний резонатор, спектрально селектирующие элементы которого обеспечивают эффективную обратную связь в узком диапазоне длин волн и изменение этого диапазона за счет их механического перемещения.
Недостатками известного технического решения является невозможность изготовления интегрального устройства в одном полупроводниковом кристалле, необходимость тщательной настройки элементов внешнего резонатора, а также малое быстродействие.
Известен инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации (см. заявку ЕР 0559192, МПК G02B-006/12 G02B-006/124 H01S-005/00 H01S-005/042 H01S-005/0625 H01S-005/12, опубликована 08.09.1993), который позволяет настраивать длину волны излучения за счет изменения электрического напряжения, приложенного к секциям брэгговских отражателей.
Недостатком данного технического решения является узкий диапазон перестройки длин волн, а также сложность изготовления двух брэгговских отражателей с электрическими контактами. Кроме того, возникающие на двух отражателях оптические потери сильно снижают эффективность лазера.
Известен инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации (см. патент RU 2540233, МПК H01S 5/00, опубликован 10.02.2013), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Инжекционный лазер-прототип включает подложку, на одной стороне которой сформирован сплошной омический контакт, а на другой стороне подложки выращена полупроводниковая гетероструктура, содержащая два оптически связанные Фабри-Перо резонатора, ограниченными тремя зеркалами, средним из которых является брэгговский отражатель. Гетероструктура содержит последовательно нанесенные на подложку слой эмиттера n-типа проводимости, первый волноводный слой, активную область, содержащую по меньшей мере один квантово-размерный активный слой в виде квантовой ямы, второй волноводный слой, слой эмиттера p-типа проводимости, на внешний поверхности которого нанесены первый и второй омические контакты, разделенные диэлектрической областью и образующие секцию накачки и секцию управления лазера. Изменение тока через одну из секций устройства вызывает переключение лазерной генерации между двумя устойчивыми Фабри-Перо модами оптических Фабри-Перо резонаторов.
К недостаткам лазера-прототипа относится технологическая сложность изготовления брэгговских отражателей, а также падение эффективности и оптической мощности полупроводникового лазера вследствие рассеяния излучения на брэгговских отражателях. Кроме того, переключение длины волны лазерного излучения возможно осуществить только в пределах спектра усиления основного уровня размерного квантования, то есть в достаточно узком диапазоне 20-30 нм.
Задачей настоящего технического решения является разработка инжекционного лазера с переключаемым спектром генерации, который бы обеспечивал расширение спектра лазерной генерации до 100 нм.
Поставленная задача решается тем, что инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации включает подложку, на одной стороне которой сформирован сплошной омический контакт, а на другой стороне подложки выращена полупроводниковая гетероструктура, ограниченная сколотыми гранями, содержащая оптический резонатор, при этом гетероструктура содержит последовательно нанесенные на подложку слой эмиттера n-типа проводимости, первый волноводный слой, активную область, содержащую по меньшей мере один квантово-размерный активный слой в виде квантовой ямы, второй волноводный слой, слой эмиттера p-типа проводимости. На внешний поверхности слоя эмиттера p-типа проводимости нанесены первый и второй омические контакты, разделенные диэлектрической областью шириной не менее 2 мкм и образующие секцию накачки и секцию управления лазера. Длина резонатора L удовлетворяет соотношению:
где L - длина резонатора, см,
R1, R2 - коэффициенты отражения зеркал резонатора;
gsw - модальное усиление, при котором происходит переключение генерации между уровнями размерного квантования, см-1;
αi - внутренние оптические потери в резонаторе.
Максимальная длина резонатора практически не ограничена, но ее увеличение свыше 10 мм приводит к падению эффективности лазера ниже эффективности прототипа вследствие внутренних оптических потерь.
Длина секции накачки при этом удовлетворяет соотношению:
где Lp - длина секции накачки, см,
gmax - максимальное модальное усиление.
Ключевым моментов для решения поставленной задачи является использование в конструкции гетероструктуры данного инжекционного лазера одной или нескольких квантовых ям в активной области, которые по толщине и составу обеспечивают наличие как минимум двух уровней размерного квантования. Количество уровней размерного квантования в квантовой яме можно оценить следующим образом.
Для квантовой ямы должно выполняться следующее приблизительное условие для наличия двух уровней электронов в зоне проводимости:
где:
- энергия 2 уровня размерного квантования для электронов, Дж;
ΔEc - энергия разрыва в зоне проводимости между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж;
T - температура, К.
И следующее приблизительное условие для двух уровней дырок в валентной зоне:
где
- энергия 2 уровня размерного квантования для дырок, Дж;
ΔEv - энергия разрыва в валентной зоне между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж.
T - температура, К.
Расчет энергии уровня размерного квантования можно упрощенно выполнить по формуле для квантовой ямы бесконечной глубины:
где En - энергия уровня размерного квантования, Дж;
n - номер уровня;
m - эффективная масса частицы (электрона либо дырки), кг;
d - толщина квантовой ямы, см.
Тогда условием минимальной необходимой толщины квантовой ямы будет выражение:
где: ΔEc - энергия разрыва в зоне проводимости между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж;
ΔEv - энергия разрыва в валентной зоне между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж;
me - эффективная масса электронов в зоне проводимости, кг;
mh - эффективная масса дырок в валентной зоне, кг;
T - температура, К.
Оптический резонатор, который содержит полупроводниковая гетероструктура лазера, может быть выполнен в виде Фабри-Перо резонатора и быть образован первой и второй противолежащими сколотыми гранями гетероструктуры.
Также оптический резонатор может являться резонатором с распределенной обратной связью.
Оптический резонатор может являться резонатором с распределенным брэгговским отражателем и образован первой сколотой гранью гетероструктуры и распределенным брэгговским отражателем, сформированным вблизи второй сколотой грани гетероструктуры.
Диэлектрическая область между секцией накачки и управления должна обеспечивать электрическую изоляцию секций, поэтому с учетом проводимости слоев, токов утечки по поверхности и величины, прикладываемых к секциям электрических напряжений, ее ширина должна составлять не менее 2 мкм.
Диэлектрическая область может быть выполнена либо в виде мезаканавки, либо имплантацией ионов в участок слоя эмиттера p-типа проводимости, расположенный между первым и вторым омическими контактами.
Настоящий инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показана конструкция инжекционного лазера с переключаемым спектром лазерной генерации с резонатором Фабри-Перо;
на фиг. 2 показана конструкция инжекционного лазера с переключаемым спектром лазерной генерации с резонатором с распределенной обратной связью;
на фиг. 3 показана конструкция инжекционного лазера с переключаемым спектром лазерной генерации с резонатором с распределенным брэгговским отражателем.
Настоящий инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации с резонатором Фабри-Перо (см. фиг. 1) включает выращенную на подложке 1 лазерную гетероструктуру, ограниченную сколотыми гранями, содержащую последовательно нанесенные на подложку 1 слой 2 эмиттера n-типа проводимости, первый волноводный слой 3, активную область 4, содержащую по меньшей мере один квантово-размерный активный слой в виде квантовой ямы, второй волноводный слой 5, слой 6 эмиттера p-типа проводимости, на внешний поверхности которого нанесены первый омический контакт 7 и второй омический контакт 8, разделенные диэлектрической областью 9 шириной не менее 2 мкм и образующие секцию 10 управления и секцию 11 накачки лазера. Диэлектрическая область 9 должна обеспечивать электрическую изоляцию секций 10 и 11, поэтому с учетом проводимости слоев, токов утечки по поверхности и величины, прикладываемых к секциям электрических напряжений, ее ширина должна составлять не менее 2 мкм. Диэлектрическая область 9 может быть выполнена в виде мезаканавки; может быть выполнена имплантацией ионов в участок слоя 6 эмиттера p-типа проводимости, расположенный между первым омическим контактом 7 и вторым омическим контактом 8. На внешней стороне подложки 1 сформирован сплошной омический контакт 12, который является общим для обеих секций 10 и 11.
Настоящий инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации включает резонатор Фабри-Перо 13, который образован первой и второй противолежащими сколотыми гранями гетероструктуры, на которые могут быть нанесены интерференционные покрытия.
Длина резонатора определяется следующим соотношением:
Максимальная длина резонатора практически не ограничена, но ее увеличение больше 10 мм приводит к падению эффективности лазера ниже эффективности прототипа вследствие внутренних оптических потерь.
Длина секции накачки при этом удовлетворяет соотношению:
Толщина d слоя квантовой ямы, обеспечивающая наличие как минимум двух уровней размерного квантования в активной области, удовлетворяет соотношению:
Настоящий инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации работает следующим образом. Переключение работы лазера между уровнями размерного квантования происходит следующим образом. Модальное усиление в лазере, исходя из порогового условия лазерной генерации, равно суммарным оптическим потерям. С другой стороны, модальное усиление обеспечивается определенным уровнем концентрации носителей заряда в квантовой яме. При увеличении модального усиления растет концентрация носителей заряда в квантовой яме. Если величина модального усиления оказывается выше значения переключения gsw, концентрация носителей заряда достигнет следующего уровня размерного квантования и генерация лазера переключится на этот уровень, то есть изменится длина волны излучения лазера.
Условия для длины резонатора (соотношение 1) и длины секции накачки (соотношение 2) выбраны таким образом, что при протекании прямого тока через секцию 11 накачки модальное усиление в полупроводниковом лазере превышает модальное усиление переключения gsw и лазер работает на втором уровне размерного квантования (коротковолновая линия в спектре генерации). При подаче на секцию 10 управления прямого тока в ней возникает дополнительное модальное усиление, в результате общее модальное усиление во всем полупроводниковом лазере падает ниже модального усиления переключения gsw и лазер переключается на первый уровень размерного квантования, то есть включается длинноволновая линия в спектре его излучения, а коротковолновая отключается.
Оптический резонатор 13 инжекционного лазера с переключаемым спектром генерации может также являться резонатором с распределенной обратной связью. Его конструкция поясняется чертежом (см. фиг. 2). Резонатор 13 с распределенной обратной связью образован периодической структурой 14, изготовленной в слое 6 p-эмиттера из материала, имеющего показатель преломления, отличный от показателя преломления слое 6 p-эмиттера. При изготовлении такого лазера геометрические параметры структуры 14 необходимо подобрать таким образом, чтобы распределенная обратная связь обеспечивала резонансное отражение на длинах волн, которые соответствуют как первому, так и второму уровням размерного квантования. При этом в качестве величин R1, R2 в соотношениях 1 и 2 используются коэффициенты связи электромагнитных волн, распространяющихся в первом и в противоположном направлениях в резонаторе 13 с распределенной обратной связью.
Оптический резонатор 13 инжекционного лазера с переключаемым спектром генерации может также являться резонатором с распределенным брэгговским отражателем 15 (см. фиг. 3). Распределенный брэгговский отражатель 15 сформирован вблизи сколотой грани гетероструктуры. Он представляет собой периодическую структуру 16, изготовленную в слое 6 p-эмиттера из материала, имеющего показатель преломления, отличный от показателя преломления p-эмиттера. При изготовлении такого лазера геометрические параметры структуры 16 необходимо подобрать таким образом, чтобы распределенный брэгговский отражатель 15 обеспечивал резонансное отражение на длинах волн, которые соответствуют как первому, так и второму уровням размерного квантования. При этом в соотношениях 1 и 2 в качестве величины R1 используется коэффициент отражения сколотой грани гетероструктуры, а в качестве величины R2 используется эффективный коэффициент отражения распределенного брэгговского отражателя 15.
Пример 1. Был изготовлен инжекционный лазер, который состоял из последовательно нанесенных на GaAs подложку слоев n-эмиттера из Al0.25Ga0.75As толщиной 1.5 мкм, на котором из Al0.1Ga0.9As был выращен волновод толщиной 1.7 мкм, включающий в себя активную область, состоящую из одной квантовой ямы из InGaAs толщиной 9*10-9 м, имеющую два уровня размерного квантования для электронов в зоне проводимости и более двух уровней размерного квантования для дырок в валентной зоне (соотношение 3). На волноводе был выращен слой p-эмиттера из Al0.25Ga0.75As толщиной 1.5 мкм. Секция накачки полупроводникового лазера была образована за счет изготовления первого омического контакта, включающего в себя контактный подслой GaAs толщиной 0.3 мкм, секция управления - за счет второго омического контакта, включающего в себя контактный подслой из GaAs толщиной 0.3 мкм, причем электрическая изоляция секций осуществляется за счет мезаканавки шириной 10 мкм, протравленной на глубину около 1 мкм. Третий омический контакт с n-стороны являлся общим для обеих секций. Фабри-Перо резонатор образован двумя сколотыми гранями гетероструктуры, на которые нанесены интерференционные покрытия из Si для переднего просветленного зеркала (R2=5%) и из пары Si/SiO2 для заднего высокоотражающего зеркала (R2=95%). Длина L резонатора лазера была выбрана равной 0.08 см, длина секции накачки была равна 0.05 см. Для лазера на основе указанной конструкции выбранные длины удовлетворяют соотношениям 1 и 2. Инжекционный лазер обеспечивал переключение спектра генерации между линиями 1050 нм и 950 нм за счет подачи электрических сигналов к секции управления.
Пример 2. Был изготовлен инжекционный лазер, который состоял из последовательно нанесенных на GaAs подложку слоев n-эмиттера из Al0.4Ga0.6As толщиной 1.5 мкм, на котором из Al0.3Ga0.7As был выращен волновод толщиной 1 мкм, включающий в себя активную область, состоящую из одной квантовой ямы GaAs толщиной 12*10-9 м, имеющую два уровня размерного квантования для электронов в зоне проводимости и более двух уровней размерного квантования для дырок в валентной зоне (соотношение 3); на волноводе был выращен слой р-эмиттера Al0.4Ga0.6As толщиной 1.5 мкм. Секция накачки полупроводникового лазера была образована за счет изготовления первого омического контакта, включающего в себя контактный подслой из GaAs толщиной 0.3 мкм, секция управления - за счет второго омического контакта, включавшего в себя контактный подслой из GaAs толщиной 0.3 мкм, причем электрическая изоляция секций осуществлялась за счет мезаканавки шириной 10 мкм, протравленной на глубину около 1 мкм. Третий омический контакт с n-стороны является общим для обеих секций. Фабри-Перо резонатор был образован двумя сколотыми гранями гетероструктуры, на которые были нанесены интерференционные покрытия из Si для переднего просветленного зеркала (R2=5%) и из пары Si/SiO2 для заднего высокоотражающего зеркала (R2=95%). Длина резонатора L лазера выбрана равной 0.1 см, длина секции накачки выбрана 0.05 см. Для лазера на основе указанной конструкции выбранные длины удовлетворяют соотношениям 1 и 2. Инжекционный лазер обеспечивал переключение спектра генерации между линиями 860 нм и 780 нм за счет подачи электрических сигналов к секции управления.
Claims (23)
1. Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации, включающий подложку, на одной стороне которой сформирован сплошной омический контакт, а на другой стороне подложки выращена полупроводниковая гетероструктура, ограниченная сколотыми гранями, содержащая оптический резонатор, при этом гетероструктура содержит последовательно сформированные на подложке слой эмиттера n-типа проводимости, первый волноводный слой, активную область, содержащую по меньшей мере один квантово-размерный активный слой в виде квантовой ямы, второй волноводный слой, слой эмиттера р-типа проводимости, на внешний поверхности которого нанесены первый и второй омические контакты, разделенные диэлектрической областью и образующие секцию управления и секцию накачки лазера, отличающийся тем, что диэлектрическая область выполнена шириной не менее 2 мкм, длина резонатора, длина секции накачки и толщина слоя квантовой ямы, обеспечивающая наличие как минимум двух уровней размерного квантования в активной области, удовлетворяют соотношениям:
где L - длина резонатора, см;
где Lp - длина секции накачки, см;
d - толщина слоя квантовой ямы, см;
R1, R2 - эффективные коэффициенты отражения резонатора соответственно для первого и противоположного направлений распространения волны в резонаторе;
gsw - модальное усиление, при котором происходит переключение генерации между уровнями размерного квантования, см-1;
gmax - максимальное модальное усиление, см-1;
αi| - внутренние оптические потери в резонаторе, см-1;
ΔEc - энергия разрыва в зоне проводимости между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж;
ΔEν - энергия разрыва в валентной зоне между материалом квантовой ямы и материалом волновода, Дж;
me - эффективная масса электронов в зоне проводимости, кг;
mh - эффективная масса дырок в валентной зоне, кг;
k - постоянная Больцмана, Дж/К;
Т - температура, К.
2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический резонатор выполнен в виде Фабри-Перо резонатора и образован первой и второй противолежащими сколотыми гранями гетероструктуры.
3. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический резонатор выполнен в виде резонатора с распределенной обратной связью.
4. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический резонатор выполнен в виде резонатора с распределенным брэгговским отражателем и образован первой сколотой гранью гетероструктуры и распределенным брэгговским отражателем, сформированным вблизи второй сколотой грани гетероструктуры.
5. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическая область выполнена в виде мезаканавки.
6. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что диэлектрическая область выполнена имплантацией ионов в участок слоя эмиттера р-типа проводимости, расположенный между первым и вторым омическими контактами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107623U RU183644U1 (ru) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107623U RU183644U1 (ru) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU183644U1 true RU183644U1 (ru) | 2018-09-28 |
Family
ID=63793951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107623U RU183644U1 (ru) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU183644U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2230410C1 (ru) * | 2002-12-23 | 2004-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Инжекционный лазер и лазерная диодная линейка |
| WO2009019507A1 (en) * | 2007-08-03 | 2009-02-12 | University Of Sheffield | Semiconductor two-sections injection laser device and method for operating the same |
| RU2540233C1 (ru) * | 2013-10-09 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Инжекционный лазер с многоволновым модулированным излучением |
| RU2548034C2 (ru) * | 2013-05-31 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эйрсенс" | Инжекционный лазер с модулированным излучением |
-
2018
- 2018-03-01 RU RU2018107623U patent/RU183644U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2230410C1 (ru) * | 2002-12-23 | 2004-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Инжекционный лазер и лазерная диодная линейка |
| WO2009019507A1 (en) * | 2007-08-03 | 2009-02-12 | University Of Sheffield | Semiconductor two-sections injection laser device and method for operating the same |
| RU2548034C2 (ru) * | 2013-05-31 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эйрсенс" | Инжекционный лазер с модулированным излучением |
| RU2540233C1 (ru) * | 2013-10-09 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Инжекционный лазер с многоволновым модулированным излучением |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7583714B2 (en) | Vertical cavity surface emitting semiconductor laser device | |
| US20140219301A1 (en) | Reflectivity-modulated grating mirror | |
| Matsuo et al. | Photonic crystal lasers using wavelength-scale embedded active region | |
| CN112038888B (zh) | 一种集成波导光栅调制器的半导体激光器 | |
| EP0397691A1 (en) | Current injection laser | |
| JPH01319986A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| RU183644U1 (ru) | Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации | |
| Park et al. | Single-mode lasing operation using a microring resonator as a wavelength selector | |
| RU2540233C1 (ru) | Инжекционный лазер с многоволновым модулированным излучением | |
| JP3726240B2 (ja) | 半導体光導波路 | |
| RU184264U1 (ru) | Инжекционный лазер с переключаемым спектром генерации | |
| CN113794104B (zh) | 光子晶体激光器 | |
| Hiratani et al. | III-V gain region/Si external cavity hybrid tunable lasers with InP-based two-storied ridge structure | |
| Ming et al. | Design of distributed feedback lasers grown on Si using time-domain traveling wave model combined with mode refractive index method | |
| CN115280609A (zh) | 光学器件 | |
| JPH11204773A (ja) | 導波路型半導体光集積素子およびその製造方法 | |
| KR100693632B1 (ko) | 광대역 이득을 갖는 양자우물 레이저 다이오드 | |
| CN220138931U (zh) | 半导体激光器及包含其的光芯片 | |
| CN220042577U (zh) | 半导体激光器及包含其的光芯片 | |
| CN220042578U (zh) | 半导体激光器及包含其的光芯片 | |
| RU2548034C2 (ru) | Инжекционный лазер с модулированным излучением | |
| CN115021073B (zh) | 一种基于切趾光栅的高功率硅基半导体激光器 | |
| KR101240342B1 (ko) | 파장조절 표면방출 레이저 소자 및 이의 제조 방법 | |
| KR101108914B1 (ko) | 표면방출 레이저 소자 및 이의 제조 방법 | |
| RU2691164C1 (ru) | Импульсный инжекционный лазер |