Claims (18)
1. Длинноволновый вертикально-излучающий лазер, включающий полуизолирующую подложку из GaAs, нижний нелегированный распределенный брэгговский отражатель (РБО), внутрирезонаторный контактный слой n-типа, композиционную решетку n-типа, содержащую по меньшей мере одну оксидную оптическую апертуру, нелегированный оптический резонатор, содержащий активную среду на основе по меньшей мере трех рядов квантовых точек InAs/InGaAs, композиционную решетку p-типа, содержащую по меньшей мере одну оксидную токовую апертуру, внутрирезонаторный контактный слой p-типа, контактный слой p-типа с модовой селекцией и верхний диэлектрический РБО.1. A long-wavelength vertically emitting laser including a semi-insulating GaAs substrate, a lower undoped distributed Bragg reflector (RBO), an n-type intracavity contact layer, an n-type composite array containing at least one oxide optical aperture, an undoped optical resonator containing an active medium based on at least three rows of InAs / InGaAs quantum dots, a p-type composite lattice containing at least one oxide current aperture, an intracavity contact layer second p-type contact layer of p-type with selection of mode and an upper dielectric DBR.
2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что нижний нелегированный РБО содержит по меньшей мере 33 пары чередующихся слоев соответственно из GaAs и из AlxGa1-xAs, где 0,85≤x≤0,95, каждый слой имеет толщину λ/4n, где n - показатель преломления соответствующего слоя, λ - резонансная длина волны вертикально-излучающего лазера.2. The laser according to claim 1, characterized in that the lower unalloyed DBR contains at least 33 pairs of alternating layers of GaAs and Al x Ga 1-x As, respectively, where 0.85≤x≤0.95, each layer has thickness λ / 4n, where n is the refractive index of the corresponding layer, λ is the resonant wavelength of a vertically emitting laser.
3. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что внутрирезонаторный контактный слой n-типа имеет толщину кратную (2k-1)λ/4n, где 3≤k≤6 - натуральное число, и состоит из GaAs n-типа с периодическим профилем легирования донорами по толщине слоя, с периодом равным λ/2n, с увеличением уровня легирования до (2⋅1018-4⋅1018) см-3 на протяжении 10-30 нм в середине каждого периода при среднем уровне легирования в диапазоне (3⋅1017-1⋅1018) см-3.3. The laser according to claim 1, characterized in that the n-type intracavity contact layer has a multiple of (2k-1) λ / 4n, where 3≤k≤6 is a natural number, and consists of n-type GaAs with a periodic profile doping with donors over the layer thickness, with a period equal to λ / 2n, with an increase in the doping level to (2 (10 18 -4⋅10 18 ) cm -3 for 10-30 nm in the middle of each period with an average doping level in the range (3 ⋅10 17 -1⋅10 18 ) cm -3 .
4. Лазер по п. 3, отличающийся тем, что на внутрирезонаторном контактном слое n-типа сформирован электрический контакт n-типа.4. The laser according to claim 3, characterized in that an n-type electrical contact is formed on the n-type intracavity contact layer.
5. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что композиционная решетка n-типа, содержит 1-3 пар чередующихся слоев соответственно из GaAs и AlxGa1-xAs, где 0,85≤x≤1,0, с градиентным изменением состава на гетерограницах по линейному или би-параболическому закону, с периодическим профилем легирования донорами по толщине слоя с периодом легирования, равном λ/2n*, при среднем уровне легирования (7⋅1017-1⋅1018) см-3 и максимальном уровне легирования на гетерогранице с возрастанием состава в направлении от подложки в диапазоне (2⋅1018-4⋅1018) см-3, при этом каждая пара слоев выполнена общей толщиной, равной λ/2n*, где n* - усредненное значение показателя преломления для слоев композиционной решетки.5. The laser according to claim 1, characterized in that the n-type composite lattice contains 1-3 pairs of alternating layers of GaAs and Al x Ga 1-x As, respectively, where 0.85≤x≤1.0, with a gradient a change in the composition at the heteroboundaries according to a linear or bi-parabolic law, with a periodic doping profile by donors along the layer thickness with a doping period equal to λ / 2n * , with an average doping level (7⋅10 17 -1⋅10 18 ) cm -3 and the maximum the doping level at the heterointerface with increasing composition in the direction from the substrate in the range (2⋅10 18 -4⋅10 18 ) cm -3 , with each pair with Loev made a total thickness equal to λ / 2n * , where n * is the average value of the refractive index for the layers of the composite lattice.
6. Лазер по п. 5, отличающийся тем, что в композиционной решетке n-типа по меньшей мере один слой из AlxGa1-xAs p-типа является оксидной оптической апертурой и в латеральном направлении состоит из центральной части, имеющей диаметр Do оксидной оптической апертуры, выполненной из AlxGa1-xAs, где 0,97≤x≤1,0, периферийной части, выполненной из Al2O3.6. The laser according to claim 5, characterized in that in the n-type composite lattice at least one p-type Al x Ga 1-x As layer is an oxide optical aperture and in the lateral direction consists of a central part having a diameter D o oxide optical aperture made of Al x Ga 1-x As, where 0.97≤x≤1.0, the peripheral part made of Al 2 O 3 .
7. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что нелегированный оптический резонатор выполнен толщиной, кратной kλ/n**, где n** - усредненное значение показателя преломления для слоев оптического резонатора, 3≤k≤6 - натуральное число, и состоит из слоя AlyGa1-yAs, где 0,15≤y≤0,4, в котором на каждый участок толщиной λ/2n** приходится по меньшей мере три последовательно расположенных слоя квантовых точек InAs/InGaAs, отделенных друг от друга слоями из AlxGa1-xAs, где x не более 0,25, толщиной 10-20 нм.7. The laser according to claim 1, characterized in that the undoped optical resonator is a multiple of kλ / n ** , where n ** is the average refractive index for the layers of the optical resonator, 3≤k≤6 is a natural number, and consists from the Al y Ga 1-y As layer, where 0.15≤y≤0.4, in which at least three consecutive layers of InAs / InGaAs quantum dots separated from each other for each λ / 2n ** layer layers of Al x Ga 1-x As, where x is not more than 0.25, a thickness of 10-20 nm.
8. Лазер по п. 7, отличающийся тем, что слой квантовых точек InAs/InGaAs содержит слой из GaAs толщиной 5-10 нм, слой из InAs с эффективной толщиной 0,6-1,0 нм, слой из InxGa1-xAs, где 0,1≤x≤0,35, толщиной 3-10 нм, и прикрывающий слой из GaAs толщиной 5-10 нм.8. The laser according to claim 7, characterized in that the InAs / InGaAs quantum dot layer comprises a GaAs layer 5-10 nm thick, an InAs layer with an effective thickness of 0.6-1.0 nm, an In x Ga 1- layer x As, where 0.1≤x≤0.35, 3-10 nm thick, and a GaAs cover layer 5-10 nm thick.
9. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что композиционная решетка p-типа выполнена из 1-6 пар чередующихся слоев соответственно из GaAs и AlxGa1-xAs, где 0,85≤x≤1,0 с градиентным изменением состава на гетерограницах по линейному или би-параболическому закону, с периодическим профилем легирования акцепторами по толщине слоя с периодом легирования, равном λ/2n*, при среднем уровне легирования (7⋅1017-1⋅1018) см-3 и максимальном уровне легирования на гетерогранице с понижением состава в направлении от подложки в диапазоне (2⋅1018-4⋅1018) см-3, при этом каждая пара слоев выполнена общей толщиной, равной λ/2n*, где n* - усредненное значение показателя преломления для слоев композиционной решетки.9. The laser according to claim 1, characterized in that the p-type composite lattice is made of 1-6 pairs of alternating layers of GaAs and Al x Ga 1-x As, respectively, where 0.85≤x≤1.0 with a gradient change composition at heteroboundaries according to a linear or bi-parabolic law, with a periodic doping profile by acceptors along the layer thickness with a doping period equal to λ / 2n * , with an average doping level (7⋅10 17 -1⋅10 18 ) cm -3 and a maximum level doping at the heteroboundary with a decrease in the composition in the direction from the substrate in the range (2⋅10 18 -4⋅10 18 ) cm -3 , with each pa The layer of layers was made with a total thickness equal to λ / 2n * , where n * is the average value of the refractive index for the layers of the composite lattice.
10. Лазер по п. 9, отличающийся тем, что в композиционной решетке p-типа по меньшей мере один слой из AlxGa1-xAs p-типа является оксидной токовой апертурой и в латеральном направлении состоит из центральной части, имеющей диаметр Dc оксидной токовой апертуры, выполненной из AlxGa1-xAs, где 0,97≤x≤1, периферийной части, выполненной из Al2O3, причем Dc≤Do.10. The laser according to claim 9, characterized in that in the p-type composite lattice at least one p-type Al x Ga 1-x As layer is an oxide current aperture and in the lateral direction consists of a central part having a diameter D c oxide current aperture made of Al x Ga 1-x As, where 0.97≤x≤1, the peripheral part made of Al 2 O 3 and D c ≤D o .
11. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что внутрирезонаторный контактный слой p-типа состоит из GaAs p-типа толщиной, кратной (2k-1)λ/4n, где 3≤k≤6 - натуральное число, с периодическим профилем легирования акцепторами по толщине слоя, с периодом равным λ/2n, увеличением уровня легирования до (2⋅1018-8⋅1018) см-3 на протяжении 10-30 нм в середине каждого периода при среднем уровне легирования в диапазоне (3⋅1017-1⋅1018) см-3.11. The laser according to claim 1, characterized in that the p-type intracavity contact layer consists of p-type GaAs with a thickness multiple of (2k-1) λ / 4n, where 3≤k≤6 is a natural number with a periodic doping profile acceptors in the thickness of the layer, with a period equal to λ / 2n, an increase in the doping level to (2⋅10 18 -8⋅10 18 ) cm -3 for 10-30 nm in the middle of each period with an average doping level in the range (3⋅10 17 -1⋅10 18 ) cm -3 .
12. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что контактный слой p-типа с селекцией мод содержит нижний субслой AlxGa1-xAs, где 0,85≤x≤0,95, p-типа с уровнем легирования акцепторами (1⋅1018-3⋅1018) см-3 толщиной 3-5 нм, и верхний субслой из GaAs p-типа с уровнем легирования акцепторами (1⋅1019-3⋅1019) см-3 и толщиной λ/4n, расположенный над периферийной частью оксидной токовой апертуры.12. The laser according to claim 1, characterized in that the p-type contact layer with mode selection contains the lower sublayer Al x Ga 1-x As, where 0.85≤x≤0.95, p-type with a doping level of acceptors ( 1⋅10 18 -3⋅10 18 ) cm -3 with a thickness of 3-5 nm, and the upper GaAs p-type sublayer with a doping level of acceptors (1⋅10 19 -3⋅10 19 ) cm -3 and a thickness of λ / 4n located above the peripheral part of the oxide current aperture.
13. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что на контактном слое p-типа с селекцией мод сформирован электрический контакт p-типа.13. The laser according to claim 1, characterized in that a p-type electrical contact is formed on the p-type contact layer with mode selection.
14. Лазер по п. 12, отличающийся тем, что контактный слой p-типа с селекцией мод частично расположен и над центральной частью оксидной токовой апертуры, так что внутренний диаметр Dp контактного слоя p-типа меньше диаметра Dc оксидной токовой апертуры, причем (Dc-Dp)=(3-6) мкм.14. The laser according to claim 12, characterized in that the p-type contact layer with mode selection is partially located above the central part of the oxide current aperture, so that the inner diameter D p of the p-type contact layer is smaller than the diameter D c of the oxide current aperture, (D c -D p ) = (3-6) μm.
15. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что верхний диэлектрический РБО примыкает к внутрирезонаторному контакту p-типа непосредственно над центральной частью оксидной токовой апертуры и содержит чередующиеся диэлектрические слои с разным показателем преломления, при этом каждый слой имеет в центре толщину λ/4n.15. The laser according to claim 1, characterized in that the upper dielectric RBO is adjacent to the p-type intracavity contact directly above the central part of the oxide current aperture and contains alternating dielectric layers with a different refractive index, each layer having a center thickness of λ / 4n .
16. Лазер по п. 15, отличающийся тем, что верхний диэлектрический РБО сформирован по меньшей мере из 7 пар чередующихся слоев из SiO2 и из TiO2, или из SiO2 и из Ta2O5, или из SiO2 и из Si3N4.16. The laser according to claim 15, characterized in that the upper dielectric DBR is formed of at least 7 pairs of alternating layers of SiO 2 and TiO 2 , or SiO 2 and Ta 2 O 5 , or SiO 2 and Si 3 N 4 .
17. Лазер по п. 15, отличающийся тем, что верхний диэлектрический РБО сформирован по меньшей мере из 3 пар чередующихся слоев SiO2 и α-Si.17. The laser according to claim 15, characterized in that the upper dielectric DBR is formed of at least 3 pairs of alternating layers of SiO 2 and α-Si.
18. Лазер по п. 15, отличающийся тем, что каждый слой имеет толщину, уменьшающуюся по направлению к периферии слоя.18. The laser according to claim 15, characterized in that each layer has a thickness decreasing towards the periphery of the layer.