RU2587097C1 - Injection laser - Google Patents
Injection laser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2587097C1 RU2587097C1 RU2015105234/28A RU2015105234A RU2587097C1 RU 2587097 C1 RU2587097 C1 RU 2587097C1 RU 2015105234/28 A RU2015105234/28 A RU 2015105234/28A RU 2015105234 A RU2015105234 A RU 2015105234A RU 2587097 C1 RU2587097 C1 RU 2587097C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- mode
- multimode waveguide
- refractive index
- wide
- Prior art date
Links
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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронной технике, а точнее к полупроводниковым инжекционным лазерам, и может найти применение в качестве источника оптического излучения для накачки волоконных усилителей, волоконных и твердотельных лазеров, в оборудовании для обработки материалов, в метрологии, полиграфии, медицине, системах оптической локации, робототехнике и других отраслях.The invention relates to quantum electronic technology, and more specifically to semiconductor injection lasers, and can find application as an optical radiation source for pumping fiber amplifiers, fiber and solid-state lasers, in equipment for processing materials, in metrology, printing, medicine, optical location systems, robotics and other industries.
Подавляющее большинство полупроводниковых инжекционных лазеров выполняют в виде торцевых излучателей с полосковым контактом. Важными задачами разработки таких излучателей является максимальное повышение мощности излучения и улучшение качества лазерного пучка. Типичный торцевой полупроводниковый инжекционный лазер состоит из квантово размерной активной области, находящейся в нелегированном или слаболегированном волноводе. Волновод с двух сторон заключен между ограничительными слоями, имеющими меньший показатель преломления, чем волноводный слой. Ограничительные слои обычно выполняют роль эмиттеров, для чего один ограничительный слой легируют примесью n-типа, другой - примесью p-типа. Параметры волновода определяют модовый состав лазерного излучения. В общем случае может существовать несколько поперечных оптических мод, которые различают порядком m. Основная или фундаментальная мода имеет нулевой порядок (m=0). Излучательная рекомбинация инжектированных электронов и дырок в активной области приводит к возникновению усиления света. При достижении величины тока накачки выше порогового значения начинается лазерная генерация. Пороговое условие лазерной генерации:The vast majority of semiconductor injection lasers are in the form of end emitters with a strip contact. An important task in the development of such emitters is to maximize the radiation power and improve the quality of the laser beam. A typical end-semiconductor injection laser consists of a quantum-well active region located in an undoped or lightly doped waveguide. The waveguide on both sides is enclosed between the boundary layers having a lower refractive index than the waveguide layer. The boundary layers usually act as emitters, for which one boundary layer is doped with an n-type impurity, and the other with a p-type impurity. The waveguide parameters determine the mode composition of laser radiation. In the general case, several transverse optical modes can exist, which are distinguished by the order of m. The fundamental or fundamental mode has zero order (m = 0). The radiative recombination of injected electrons and holes in the active region leads to the appearance of light amplification. When the pump current reaches a threshold value, lasing begins. The threshold condition for laser generation:
где g - материальное усиление в активной области,where g is the material gain in the active region,
- фактор оптического ограничения (гамма-фактор) для активной области оптической моды m-порядка, - optical limiting factor (gamma factor) for the active region of the m-order optical mode,
αint,m, αout,m - внутренние и внешние оптические потери для оптической моды m-порядка, соответственно.α int, m , α out, m are the internal and external optical losses for the m-order optical mode, respectively.
В общем случае количество и профиль мод оптического волновода зависят от толщины волновода и показателей преломления волновода и ограничительных слоев. При увеличении толщины волновода при достижении определенной критической величины, зависящей от показателей преломления волноводного и ограничительных слоев, волновод может поддерживать моды высокого порядка. Таким образом, расширение лазерного волновода может приводить к лазерной генерации на модах высокого порядка и к многомодовой генерации. Это ведет к расширению диаграммы направленности излучения в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, и к возникновению в ней дополнительных максимумов, что ухудшает свойства лазера с точки зрения его практического применения. Расширение волновода при условии сохранения одномодового характера излучения имеет положительные эффекты: фундаментальная мода в более широком волноводе имеет меньший угол расходимости в диаграмме направленности; в более широком волноводе уменьшена плотность оптической мощности на лазерных зеркалах, что увеличивает их деградационную стойкость; уменьшаются оптические потери на свободных носителях в высоколегированных эмиттерах, поскольку в расширенном волноводе фундаментальная мода сильнее локализована в волноводном слаболегированном слое. Эти преимущества расширенного волновода особенно актуальны для полупроводниковых инжекционных лазеров повышенной мощности.In the general case, the number and mode profile of an optical waveguide depend on the thickness of the waveguide and the refractive indices of the waveguide and the bounding layers. With an increase in the thickness of the waveguide upon reaching a certain critical value, which depends on the refractive indices of the waveguide and the bounding layers, the waveguide can support high-order modes. Thus, the expansion of a laser waveguide can lead to laser generation on high-order modes and to multimode generation. This leads to the expansion of the radiation pattern in the plane perpendicular to the layers of the structure, and to the appearance of additional maxima in it, which affects the properties of the laser from the point of view of its practical application. The expansion of the waveguide, while maintaining the single-mode nature of the radiation, has positive effects: the fundamental mode in the wider waveguide has a smaller divergence angle in the radiation pattern; in a wider waveguide, the optical power density on the laser mirrors is reduced, which increases their degradation resistance; The optical losses on free carriers in highly doped emitters are reduced, since in the expanded waveguide, the fundamental mode is more strongly localized in the weakly doped waveguide. These advantages of the extended waveguide are especially relevant for high power semiconductor injection lasers.
Известны различные подходы для увеличения размера излучающей области инжекционных лазеров и, соответственно, уменьшения расходимости лазерного пучка.Various approaches are known for increasing the size of the emitting region of injection lasers and, accordingly, reducing the divergence of the laser beam.
Так, известен инжекционный лазер (см. заявка US 20100150196, МПК H01S 5/00, опубликована 17.06.2010), состоящий последовательно из первого ограничительного слоя для ограничения оптической моды, первого волноводного слоя для распространения оптической моды, разделительного слоя для разделения оптической моды, второго волноводного слоя для распространения оптической моды, активного слоя для генерации оптической моды, третьего волноводного слоя для распространения оптической моды и второго ограничительного слоя для ограничения оптической моды. При этом первый, второй и третий волноводные слои имеют одинаковый показатель преломления, а первый ограничительный слой, разделительный слой, второй ограничительный слой имеют показатели преломления, меньшие показателей преломления первого, второго и третьего волноводных слоев. В известном инжекционном лазере три волноводных слоя являются составными частями одного волновода, который поддерживает только одну оптическую моду. Размер моды увеличен за счет ее проникновения в ограничительные слои. Увеличенный размер моды позволил сузить расходимость лазерного пучка до величин меньше 24 градусов (по уровню 0,5). Использование разделительного слоя формирует плечо в профиле распределения моды, пространственно совпадающее с активной областью, за счет чего увеличивается фактор оптического ограничения.Thus, an injection laser is known (see application US 20100150196, IPC
Недостатком конструкции известного инжекционного лазера является существенное проникновение оптической моды в легированные ограничительные слои, что увеличивает оптические потери. Дальнейшее уменьшение расходимости лазерного пучка возможно только при увеличении толщин волноводных слоев и снижении скачка показателя преломления между волноводными и ограничительными слоями, что еще больше увеличивает проникновение моды в ограничительные слои.A disadvantage of the design of the known injection laser is the significant penetration of the optical mode into the doped boundary layers, which increases the optical loss. A further decrease in the divergence of the laser beam is possible only with an increase in the thickness of the waveguide layers and a decrease in the jump in the refractive index between the waveguide and bounding layers, which further increases the mode penetration into the bounding layers.
Известен инжекционный лазер (см. патент US 5923689, МПК H01S 3/19, опубликован 13.07.1999), состоящий послойно из GaAs подложки n-типа, GaAs буферного слоя n-типа толщиной 0,4 мкм с концентрацией легирующей примеси 2·1018 см-3, Al0,5In0,5P ограничительного слоя n-типа толщиной 0,5 мкм с концентрацией легирующей примеси 4·1017см-3, (Al0,6Ga0,4)0,5In0,5P пассивного волновода n-типа толщиной 2000 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 4·1017 см-3, Al0,5In0,5P барьерного слоя для пассивного волновода n-типа толщиной 7000 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 4·1017 см-3, (Al0,6Ga0,4)0,5In0,5P оптического ограничительного слоя собственного типа толщиной 900 ангстрем, Ga0,42In0,58P напряженной квантовой ямы собственного типа толщиной 80 ангстрем, (Al0,6Ga0,4)0,5In0,5P оптического ограничительного слоя собственного типа толщиной 900 ангстрем, Al0,50In0,5Р барьерного слоя для пассивного волновода p-типа толщиной 7000 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 5·1017 см-3, (Al0,6Ga0,4)0,5In0,5P пассивного волновода p-типа толщиной 2000 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 5·1017 см-3, Al0.5In0.5Р ограничительного слоя p-типа толщиной 0,5 мкм с концентрацией легирующей примеси 5·1017 см-3, GaInP слоя p-типа толщиной 100 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 1·1018 см-3, GaAs проводящего слоя p-типа толщиной 2000 ангстрем с концентрацией легирующей примеси 4·1019 см-3. Волновод известного инжекционного лазера поддерживает генерацию нулевой моды, которая распространяется по всем трем волноводным слоям.A well-known injection laser (see patent US 5923689, IPC H01S 3/19, published July 13, 1999), consisting in layers of GaAs n-type substrates, GaAs n-type buffer layer with a thickness of 0.4 μm with a dopant concentration of 2 · 10 18 cm- 3 , Al 0.5 In 0.5 P, an n-type boundary layer 0.5 μm thick with a dopant concentration of 4 · 10 17 cm -3 , (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0 , 5 P of an n-type passive waveguide 2000 angstrom thick with a dopant concentration of 4 × 10 17 cm -3 , Al 0.5 In 0.5 P of the barrier layer for an n-type passive waveguide with a thickness of 7000 angstroms with a dopant concentration of 4 · 10 17 cm -3 , (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P intrinsic optical restriction layer of a thickness of 900 angstroms, Ga 0.42 In 0.58 P intrinsic type quantum well of a thickness of 80 angstroms, (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P of an intrinsic optical restrictive layer with a thickness of 900 angstroms, Al 0.50 In 0.5 R of a barrier layer for a p-type passive waveguide with a thickness of 7000 angstroms with a dopant concentration of 5 × 10 17 cm -3 , (Al 0.6 Ga 0,4) 0,5 in 0,5 P passive waveguide is p-type with a thickness of 2000 angstroms, a dopant concentration of 5 × 10 17 cm -3, Al 0.5 in 0.5 P-limiting p-type layer 0.5 microns thick with a ntsentratsiey dopant is 5 × 10 17 cm -3, GaInP p-type layer 100 Å thick with a dopant concentration of 1 × 10 18 cm -3, GaAs conductive p-type layer 2000 Å thick with a dopant concentration of 4 × 10 19 cm - 3 . The waveguide of the known injection laser supports the generation of the zero mode, which propagates through all three waveguide layers.
В известном лазере удалось уменьшить расходимость лазерного пучка в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, до 18 градусов (по уровню 0,5). Однако в нем значительная часть оптической моды распространяется по легированным пассивным волноводным слоям, что увеличивает оптические потери. В пространственном распределении моды присутствуют дополнительные максимумы, поэтому профиль оптической моды в волноводе отличается от гауссова профиля. Соответственно, пространственное распределение лазерного пучка также не описывается функцией Гаусса, что снижает его качество и затрудняет фокусировку.In the known laser, it was possible to reduce the divergence of the laser beam in the plane perpendicular to the layers of the structure to 18 degrees (at a level of 0.5). However, in it a significant part of the optical mode propagates along doped passive waveguide layers, which increases the optical loss. The spatial distribution of the mode contains additional maxima; therefore, the profile of the optical mode in the waveguide differs from the Gaussian profile. Accordingly, the spatial distribution of the laser beam is also not described by the Gaussian function, which reduces its quality and makes it difficult to focus.
Известен инжекционный лазер (см. заявка US 20130287057, МПК H01S 5/20, опубликована 31.10.2013), состоящий из первого ограничительного слоя n-типа проводимости, первого волноводного слоя n-типа проводимости, прилегающего к первому ограничительному слою, активного слоя, способного генерировать излучение, примыкающего к первому волноводному слою, второго волноводного слоя p-типа проводимости, прилегающего к активному слою, второго ограничительного слоя p-типа проводимости, прилегающего ко второму волноводному слою. При этом сумма толщин первого волноводного слоя, активного слоя и второго волноводного слоя больше 1 мкм, а толщина второго волноводного слоя меньше 150 нм. Кроме того, активный слой, первый ограничительный слой, второй ограничительный слой, первый волноводный слой и второй волноводный слой таковы, что максимум интенсивности фундаментальной моды находится в области вне активного слоя, а разница показателей преломления первого волноводного слоя и первого ограничительного слоя лежит в диапазоне между 0,04 и 0,01. Известный инжекционный лазер имеет асимметричный волновод. Основная часть лазерной моды распространяется по первому волноводному слою. Малый контраст показателя преломления между первым ограничительным слоем и первым волноводным слоем обеспечивает утекание мод высокого порядка из волновода и уменьшение их фактора оптического ограничения в активной области, за счет чего моды высокого порядка не участвуют в лазерной генерации. Расширение волновода позволяет сузить диаграмму направленности лазерного пучка в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, до величин менее 50 градусов (ширина пучка, содержащая 95% оптической мощности).An injection laser is known (see application US 20130287057, IPC
В то же время в известном лазере малый контраст показателя преломления между первым ограничительным слоем и первым волноводным слоем делает конструкцию чувствительной к изменениям показателей преломления слоев в процессе работы лазера; значительная часть нулевой моды распространяется по легированным первому волноводному слою и первому ограничительному слою, что приводит к высоким оптическим потерям; конструкция не применима в случае большого числа активных слоев, когда показатель преломления активной области существенно влияет на волноводные свойства.At the same time, in the known laser, a small contrast of the refractive index between the first limiting layer and the first waveguide layer makes the structure sensitive to changes in the refractive indices of the layers during the operation of the laser; a significant part of the zero mode propagates along the doped first waveguide layer and the first bounding layer, which leads to high optical losses; the design is not applicable in the case of a large number of active layers, when the refractive index of the active region significantly affects the waveguide properties.
Известен инжекционный лазер (см. заявка US 20040208215, МПК H01S 3/08, опубликована 21.10.2004), содержащий n-легированную область, по меньшей мере, часть которого содержит фотонный кристалл, включая слоистый, состоящий, по меньшей мере, из одного слоя. Каждый слой легирован примесью n-типа, слоистая структура имеет пространственную периодическую модуляцию показателя преломления в направлении, перпендикулярном направлению распространения света; дефект, граничащий с фотонным кристаллом. Этот дефект содержит слой, генерирующий свет при протекании инжектирующего тока, когда приложено прямое смещение, первый тонкий туннельный барьер для электронов, расположенный с n-стороны слоя, генерирующего свет, отличающийся тем, что сформирован из материала, содержащего слаболегированные n-слои и нелегированные слои, второй туннельный барьер для дырок, расположенный с p-стороны слоя, генерирующего свет, отличающийся тем, что сформирован из материала, содержащего слаболегированные p-слои и нелегированные слои, два слоя, между которыми находится первый туннельный барьер, два слоя, между которыми находится второй туннельный барьер. Инжекционный лазер также содержит n-легированную слоистую структуру, содержащую, по меньшей мере, один слой, каждый слой легирован примесью p-типа. Эта слоистая структура расположена около дефекта на стороне противоположной от n-легированной области. Эта p-легированная слоистая структура имеет показатель преломления, препятствующий расширению фундаментальной моды в эту структуру и в p-контакт.Known injection laser (see application US 20040208215, IPC
В известном инжекционном лазере фундаментальная мода локализована на дефекте, а остальные моды растянуты по фотонному кристаллу, при этом толщина фотонного кристалла и дефект обеспечивают малую расходимость светового пучка. При использовании фотонного кристалла при толщине волновода 13,16 мкм можно уменьшить расходимость лазерного пучка до 4 градусов (по уровню 0,5). Конструкция может быть реализована для полупроводниковых лазеров, излучающих в разных спектральных диапазонах. Недостатком известного инжекционного лазера является содержание большое количество слоев в широком волноводе на основе фотонного кристалла, толщина и состав которых должны прецизионно контролироваться, что делает конструкцию технологически сложной для воспроизведения; кроме того, для уменьшения последовательного электрического сопротивления волновод легируют, что приводит к значительным оптическим потерям; профиль оптической моды в волноводе отличается от гауссова профиля, соответственно, пространственное распределение лазерного пучка также не описывается функцией Гаусса, что снижает его качество и затрудняет фокусировку.In the known injection laser, the fundamental mode is localized on the defect, and the remaining modes are stretched along the photonic crystal, while the thickness of the photonic crystal and the defect provide a small divergence of the light beam. When using a photonic crystal with a waveguide thickness of 13.16 μm, the divergence of the laser beam can be reduced to 4 degrees (at a level of 0.5). The design can be implemented for semiconductor lasers emitting in different spectral ranges. A disadvantage of the known injection laser is the content of a large number of layers in a wide waveguide based on a photonic crystal, the thickness and composition of which must be precisely controlled, which makes the design technologically difficult to reproduce; in addition, to reduce the series electrical resistance, the waveguide is alloyed, which leads to significant optical losses; the optical mode profile in the waveguide differs from the Gaussian profile; accordingly, the spatial distribution of the laser beam is also not described by the Gaussian function, which reduces its quality and makes it difficult to focus.
Известен инжекционный лазер (см. A. Pietrzak, et al., High-powerlaserdiodesemittinglightabove 1100 nmwithasmallverticaldivergenceangleof 13°. - OpticsLetters, Vol. 33, No. 19, p. 2188, 2008), который включает первый и второй ограничительные слои, между которыми находится волновод толщиной вплоть до 5 мкм. В середине волноводного слоя находится активная область на основе квантовых ям. Толщина ограничительных слоев составляет величину 350 нм. Толщина волноводного слоя и контраст показателя преломления между волноводным и ограничительными слоями допускает существование в волноводе мод высокого порядка. За счет тонких ограничительных слоев моды высокого порядка эффективно проникают в прилежащие к ним слои. Такими прилежащими слоями являются контактный слой и подложка. Оба слоя имеют высокое легирование, поэтому оптическая мода, распространяющаяся по этим слоям, имеет значительное оптическое поглощение, и для нее не выполняется пороговое условие генерации. Волноводы такого типа за счет малых внутренних оптических потерь для фундаментальной моды позволяют изготавливать лазеры с длиной резонатора вплоть до 8 мм и получать оптические мощности до нескольких Ватт. Профиль оптической моды хорошо описывается функцией Гаусса, что положительным образом сказывается на качестве лазерного пучка. Конструкция позволяет получать лазерный пучок с расходимостью менее 15 градусов (по уровню 0,5) в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры лазера.An injection laser is known (see A. Pietrzak, et al., High-powerlaserdiodesemittinglightabove 1100
Недостатком конструкции известного инжекционного лазера является чувствительность к выбору толщин и составов волноводных и ограничительных слоев. В процессе работы известного лазера за счет разогрева и токовой инжекции изменяются показатели преломления волноводных и ограничительных слоев, что в отдельных случаях приводит к генерации мод высокого порядка, в том числе мод, отраженных от нижней поверхности подложки, и мод, переотраженных в верхнем контактном слое.A design disadvantage of the known injection laser is its sensitivity to the choice of thicknesses and compositions of waveguide and boundary layers. During the operation of the known laser, the refractive indices of the waveguide and bounding layers change due to heating and current injection, which in some cases leads to the generation of high-order modes, including modes reflected from the lower surface of the substrate and modes reflected in the upper contact layer.
Известен инжекционный лазер (см. патент US 8355419, МПК H01S 5/00, опубликован 15.01.2013), включающий вертикальный волновод, содержащий первую полость (первый волновод), первый отражатель, расположенный с одной стороны от первой полости, второй отражатель, расположенный со второй стороны первой полости, напротив первого отражателя, по меньшей мере, одну вторую полость (второй волновод), расположенную со стороны второго отражателя напротив первого отражателя, по меньшей мере, один третий отражатель, расположенный на стороне второй полости напротив первого отражателя; светогенерирующий элемент, расположенный в пределах первой полости и способный производить оптическое усиление инжектированием тока при приложении прямого смещения; подложку, инжектор и продольный резонатор. Типичная толщина широкого волновода составляет 10-30 мкм. В качестве второго волновода может выступать подложка инжекционного лазера. Оптические моды двух волноводов взаимодействуют и образуют комбинированную моду, которая распространяется одновременно по двум волноводам. Диаграмма направленности этой моды в вертикальном направлении представляет собой два узких пика, направленных под углом к оси резонатора. Для подавления излучения между узкими пиками в диаграмме направленности в конструкцию известного лазера вводят элементы, препятствующие выводу излучения из узкого волновода через торцевые грани.Known injection laser (see patent US 8355419,
В известном инжекционном лазере лазерная генерация происходит на моде высокого порядка, за счет чего диаграмма направленности излучения состоит из двух пучков, каждый из которых направлен под углом к зеркалу, что затрудняет фокусировку излучения; использование легированного широкого пассивного волновода или легированной подложки приводит к росту оптических потерь, что препятствует использованию известного инжекционного лазера для получения высоких оптических мощностей.In the known injection laser, laser generation occurs in a high-order mode, due to which the radiation pattern consists of two beams, each of which is directed at an angle to the mirror, which makes it difficult to focus the radiation; the use of a doped wide passive waveguide or doped substrate leads to an increase in optical losses, which prevents the use of a well-known injection laser to obtain high optical powers.
Известен инжекционный лазер, наиболее близкий по технической сущности и совпадающий с настоящим решением по совокупности существенных признаков (см. патент RU 2259620, МПК H01S 5/32, опубликован 27.08.2005). Инжекционный лазер-прототип содержит гетероструктуру раздельного ограничения, включающую многомодовый волновод, ограничительные слои которого одновременно являются эмиттерами p- и n-типа проводимости с одинаковыми показателями преломления, активную область, состоящую по меньшей мере из одного квантоворазмерного активного слоя, расположение которой в волноводе и толщина волновода удовлетворяют соотношению:An injection laser is known that is closest in technical essence and coincides with this solution in terms of the essential features (see patent RU 2259620,
где и - факторы оптического ограничения для активной области нулевой моды и моды m (m=1, 2, 3 …), соответственно. Инжекционный лазер содержит также отражатели, оптические грани, омические контакты и оптический резонатор. Активная область размещена в дополнительном слое, показатель преломления которого больше показателя преломления волновода, а толщина и расположение в волноводе определяются из условия выполнения упомянутого соотношения. Расстояния от активной области до p- и n-эмиттеров не превышают длин диффузии дырок и электронов в волноводе соответственно.Where and are the optical confinement factors for the active region of the zero mode and mode m (m = 1, 2, 3 ...), respectively. The injection laser also contains reflectors, optical faces, ohmic contacts and an optical resonator. The active region is placed in an additional layer, the refractive index of which is greater than the refractive index of the waveguide, and the thickness and location in the waveguide are determined from the condition for the above relation. The distances from the active region to p- and n-emitters do not exceed the diffusion lengths of holes and electrons in the waveguide, respectively.
В известном лазере-прототипе лазерная генерация на модах высокого порядка подавлена за счет уменьшения для этих мод фактора оптического ограничения. Известный инжекционный лазер имеет небольшую расходимость излучения при сохранении высокого значения КПД и выходной мощности излучения. Однако в случае большого числа активных слоев фактор оптического ограничения слабо зависит от асимметрии положения активной области. Известный лазер-прототип имеет увеличенный порог лазерной генерации для фундаментальной моды, для него существуют ограничения по числу подавляемых мод, так как эффективно подавляется только мода второго порядка.In the well-known prototype laser, laser generation using high-order modes is suppressed by reducing the optical limiting factor for these modes. The known injection laser has a small divergence of radiation while maintaining a high value of efficiency and output power of the radiation. However, in the case of a large number of active layers, the optical confinement factor weakly depends on the asymmetry of the position of the active region. The well-known prototype laser has an increased laser generation threshold for the fundamental mode, there are restrictions on the number of suppressed modes for it, since only the second-order mode is effectively suppressed.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка инжекционного лазера, имеющего уменьшенную расходимость лазерного пучка в направлении, перпендикулярном слоям структуры, и увеличенную толщину волновода при сохранении лазерной генерации на фундаментальной поперечной моде.The objective of this technical solution was to develop an injection laser having a reduced divergence of the laser beam in the direction perpendicular to the layers of the structure and an increased thickness of the waveguide while maintaining laser generation on the fundamental transverse mode.
Поставленная задача решается группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом.The problem is solved by a group of inventions, united by a single inventive concept.
По первому варианту задача решается тем, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения включает многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами p- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую, по меньшей мере, из одного квантоворазмерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор. Между многомодовым волноводом и одним из первого и второго широкозонных ограничительных слоев введены первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом. Фактор оптического ограничения для активной области одной собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода удовлетворяет соотношению:According to the first option, the problem is solved in that the injection laser based on a semiconductor heterostructure of separate separation includes a multimode waveguide, the first and second wide-gap boundary layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in a multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator. Between a multimode waveguide and one of the first and second wide-gap boundary layers, a first single-mode waveguide and a first additional wide-gap boundary layer are introduced. The first additional wide-gap confining layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide. Optical Limit Factor for the active region of one eigenm-mode (m is a positive integer) a multimode waveguide satisfies the relation:
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide.
Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:The thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide and the minimum value n s of the effective refractive index of the eigenmodes of the multimode waveguide satisfy the relations:
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
ns=max (ncl, nP1);n s = max (n cl , n P1 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода;n f is the refractive index of a multimode waveguide;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу одного из первого и второго широкозонных ограничительных слоев;n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of one of the first and second wide-gap confining layers;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя.n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap bounding layer.
По второму варианту задача решается тем, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения включает многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами p- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую из, по меньшей мере, одного квантоворазмерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор. Между многомодовым волноводом и первым широкозонным ограничительным слоем введены первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом. Между многомодовым волноводом и вторым широкозонным ограничительным слоем введены второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой. Второй дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и вторым одномодовым волноводом. Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода и фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m) многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:According to the second option, the problem is solved in that the injection laser based on a semiconductor heterostructure of separate separation includes a multimode waveguide, the first and second wide-gap boundary layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in a multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator. Between the multimode waveguide and the first wide-gap boundary layer, the first single-mode waveguide and the first additional wide-gap boundary layer are introduced. The first additional wide-gap confining layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide. Between the multimode waveguide and the second wide-gap boundary layer, a second single-mode waveguide and a second additional wide-gap boundary layer are introduced. The second additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the second single-mode waveguide. Optical Limit Factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of the multimode waveguide and the optical confinement factor for the active region of the natural n-mode (n is a positive integer not equal to m) the multimode waveguide satisfies the relations:
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide.
Толщина P1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:Thickness P 1 , nm, first additional wide-gap confining layer, effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, thickness P 2 , nm, second additional wide-band confining layer, effective refraction index N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide and minimum value n s the effective refractive index of the eigenmodes of a multimode waveguide satisfy the relations:
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
ns=max(nP1; nP2);n s = max (n P1 ; n P2 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода;n f is the refractive index of a multimode waveguide;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя.n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer.
По третьему варианту задача решается тем, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения включает многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами p- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую из, по меньшей мере, одного квантоворазмерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор. Между многомодовым волноводом и одним из первого и второго широкозонных ограничительных слоев введены первый одномодовый волновод, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой, второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между первым одномодовым волноводом и вторым одномодовым волноводом. Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода и фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m) многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:According to the third option, the problem is solved in that the injection laser based on a semiconductor heterostructure of separate separation includes a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in a multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator. Between a multimode waveguide and one of the first and second wide-gap boundary layers, a first single-mode waveguide, a first additional wide-gap boundary layer, a second single-mode waveguide and a second additional wide-gap boundary layer are introduced. The first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide. Optical Limit Factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of the multimode waveguide and the optical confinement factor for the active region of the natural n-mode (n is a positive integer not equal to m) the multimode waveguide satisfies the relations:
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide.
Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:Thickness P 1 , nm, first additional wide-gap confining layer, effective refractive index N d1 eigenmode of the first single-mode waveguide, thickness P 2 , nm, second additional wide-band confining layer, effective refractive index N d2 eigenmode of the second single-mode waveguide and minimum value n s the effective refractive index of the eigenmodes of a multimode waveguide satisfy the relations:
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, ncl);n s = max (n P1 , n cl );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода;n f is the refractive index of a multimode waveguide;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу одного из первого и второго широкозонных ограничительных слоев.n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of one of the first and second wide-band boundary layers.
По четвертому варианту задача решается тем, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения включает многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами p- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую из, по меньшей мере, одного квантово размерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор. Между многомодовым волноводом и одним из первого и второго широкозонных ограничительных слоев введены первый одномодовый волновод, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой, второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между первым одномодовым волноводом и вторым одномодовым волноводом. Между многомодовым волноводом и другим из первого и второго широкозонных ограничительных слоев введены третий одномодовый волновод и третий дополнительный широкозонный ограничительный слой. Третий дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и третьим одномодовым волноводом. Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода, фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m) многомодового волновода и фактор оптического ограничения для активной области собственной L-моды (L - целое положительное число, не равное m и n) многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:According to the fourth embodiment, the problem is solved in that the injection laser based on a semiconductor heterostructure of separate separation includes a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in a multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator. Between a multimode waveguide and one of the first and second wide-gap boundary layers, a first single-mode waveguide, a first additional wide-gap boundary layer, a second single-mode waveguide and a second additional wide-gap boundary layer are introduced. The first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide. Between the multimode waveguide and the other of the first and second wide-gap boundary layers, a third single-mode waveguide and a third additional wide-gap boundary layer are introduced. A third additional wide-gap confining layer is located between the multimode waveguide and the third single-mode waveguide. Optical Limit Factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of a multimode waveguide, optical limitation factor for the active region of the intrinsic n-mode (n is a positive integer not equal to m) of the multimode waveguide and the optical limiting factor for the active region of the eigen L-mode (L is a positive integer not equal to m and n) the multimode waveguide satisfies the relations:
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide.
Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:Thickness P 1 , nm, first additional wide-gap confining layer, effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, thickness P 2 , nm, second additional wide-band confining layer, effective refractive index N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide, thickness P 3 , nm wide-third additional confining layer, the effective refractive index N d3 eigenmode third single-mode waveguide and the minimum value of n s effective HALE refractive eigenmodes multimode waveguide satisfy:
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
Nd3=NL+k·(nf-ns);N d3 = N L + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, nP3);n s = max (n P1 , n P3 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода;n f is the refractive index of a multimode waveguide;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода;N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of a multimode waveguide;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя.n P3 is the refractive index of the third additional wide-gap confining layer.
По пятому варианту задача решается тем, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения включает многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами p- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую из, по меньшей мере, одного квантоворазмерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор. Между многомодовым волноводом и первым широкозонным ограничительным слоем введены первый одномодовый волновод, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой, второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между первым одномодовым волноводом и вторым одномодовым волноводом. Между многомодовым волноводом и вторым широкозонным ограничительным слоем введены третий одномодовый волновод, третий дополнительный широкозонный ограничительный слой, четвертый одномодовый волновод и четвертый дополнительный широкозонный ограничительный слой. Третий дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и третьим одномодовым волноводом, а четвертый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между третьим одномодовым волноводом и четвертым одномодовым волноводом. Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода, фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m) многомодового волновода, фактор оптического ограничения для активной области собственной L-моды (L - целое положительное число, не равное m и n) многомодового волновода и фактор оптического ограничения для активной области собственной j-моды (j - целое положительное число, не равное m, n и L) многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:According to the fifth embodiment, the problem is solved in that the injection laser based on a semiconductor heterostructure of separate separation includes a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in a multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator. Between the multimode waveguide and the first wide-gap boundary layer, a first single-mode waveguide, a first additional wide-gap boundary layer, a second single-mode waveguide, and a second additional wide-gap boundary layer are introduced. The first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide. Between the multimode waveguide and the second wide-gap boundary layer, a third single-mode waveguide, a third additional wide-gap boundary layer, a fourth single-mode waveguide and a fourth additional wide-gap boundary layer are introduced. A third additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the third single-mode waveguide, and a fourth additional wide-gap boundary layer is located between the third single-mode waveguide and the fourth single-mode waveguide. Optical Limit Factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of a multimode waveguide, optical limitation factor for the active region of the intrinsic n-mode (n is a positive integer not equal to m) of the multimode waveguide, the optical limiting factor for the active region of the eigen L-mode (L is a positive integer not equal to m and n) of the multimode waveguide and the optical limiting factor for the active region of the eigen j-mode (j is a positive integer not equal to m, n and L) the multimode waveguide satisfies the relations:
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide.
Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода, толщина Р4, нм, четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd4 собственной моды четвертого одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:Thickness P 1 , nm, first additional wide-gap confining layer, effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, thickness P 2 , nm, second additional wide-band confining layer, effective refractive index N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide, thickness P 3 , nm wide-third additional confining layer, the effective refractive index N d3 eigenmode third single mode waveguide, the thickness P 4 nm, a fourth additional th wide-confining layer, the effective refractive index N d4 eigenmode fourth single-mode waveguide and the minimum value of n s effective refractive index multimode waveguide eigenmodes satisfy:
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
Nd3=NL+k·(nf-ns);N d3 = N L + k · (n f -n s );
Nd4=Nj+k·(nf-ns);N d4 = N j + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, nP3);n s = max (n P1 , n P3 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода;n f is the refractive index of a multimode waveguide;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода;N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of a multimode waveguide;
Nj - эффективный показатель преломления собственной j-моды многомодового волновода;N j is the effective refractive index of the intrinsic j-mode of a multimode waveguide;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя;n P3 is the refractive index of the third additional wide-gap confining layer;
nP4 - показатель преломления четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя.n P4 is the refractive index of the fourth additional wide-gap confining layer.
Настоящее изобретение основано на эффекте туннелирования излучения между двумя оптическими волноводами, расположенными друг от друга на расстоянии порядка глубины проникновения оптической моды в слои, разделяющие волноводы (C.R. Pollock, M. Lipson, Integrated Photonics, Springer, 2004, с. 255-259). Условие эффективного туннелирования мод между двумя связанными оптическими волноводами - это совпадение постоянных распространения собственных мод двух волноводов. Это условие также может быть сформулировано как равенство эффективных показателей преломления собственных мод двух волноводов. При таком резонансном взаимодействии двух туннельно-связанных волноводов собственная мода одного волновода и собственная мода другого волновода туннелируют между волноводами с образованием двух комбинированных мод, распространяющихся одновременно по двум волноводам. Интенсивность каждой комбинированной моды распределена поровну между двумя волноводами. Туннелирование возможно между волноводами, имеющими существенно разную толщину.The present invention is based on the effect of tunneling radiation between two optical waveguides located at a distance of the order of the depth of penetration of the optical mode into the layers separating the waveguides (C.R. Pollock, M. Lipson, Integrated Photonics, Springer, 2004, pp. 255-259). The condition for effective tunneling of modes between two coupled optical waveguides is the coincidence of the propagation constants of the eigenmodes of the two waveguides. This condition can also be formulated as the equality of the effective refractive indices of the eigenmodes of two waveguides. With such a resonant interaction of two tunnel-coupled waveguides, the eigenmode of one waveguide and the eigenmode of the other waveguide tunnel between the waveguides to form two combined modes propagating simultaneously along two waveguides. The intensity of each combined mode is distributed equally between two waveguides. Tunneling is possible between waveguides having substantially different thicknesses.
Настоящее изобретение поясняется чертежом, где:The present invention is illustrated in the drawing, where:
на фиг. 1 схематически показан в разрезе первый вариант настоящего инжекционного лазера, содержащий первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный слой;in FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a present injection laser comprising a first single-mode waveguide and a first additional wide-band layer;
на фиг. 2 приведено схематическое изображение профиля 13 показателя преломления широкого многомодового волновода, туннельно-связанного с узким первым одномодовым волноводом, и распределение интенсивности 14 фундаментальной моды и интенсивности 15 одной комбинированной моды, возникшей при туннелировании собственной моды второго порядка;in FIG. Figure 2 shows a schematic representation of the
на фиг. 3 схематически показан в разрезе второй вариант настоящего инжекционного лазера, содержащего первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой с одной стороны от многомодового волновода и второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой с другой стороны от многомодового волновода;in FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of the present injection laser comprising a first single-mode waveguide and a first additional wide-band boundary layer on one side of the multimode waveguide and a second single-mode waveguide and a second additional wide-band boundary layer on the other side of the multimode waveguide;
на фиг. 4 схематически показан в разрезе третий вариант настоящего инжекционного лазера, содержащего первый и второй одномодовые волноводы и первый и второй дополнительные широкозонные ограничительные слои, расположенные с одной стороны от многомодового волновода;in FIG. 4 is a schematic sectional view of a third embodiment of the present injection laser comprising a first and a second single-mode waveguides and a first and second additional wide-gap confining layers located on one side of the multimode waveguide;
на фиг. 5 схематически показан в разрезе четвертый вариант настоящего инжекционного лазера, содержащего первый и второй одномодовые волноводы и первый и второй дополнительные широкозонные ограничительные слои, расположенные с одной стороны от многомодового волновода, и третий одномодовый волновод и третий дополнительный широкозонный слой, расположенные с другой стороны от многомодового волновода;in FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the present injection laser containing the first and second single-mode waveguides and the first and second additional wide-band boundary layers located on one side of the multimode waveguide, and the third single-mode waveguide and the third additional wide-band layer, located on the other side of the multimode waveguide;
на фиг. 6 схематически показан в разрезе пятый вариант настоящего инжекционного лазера, содержащего первый и второй одномодовые волноводы и первый и второй дополнительные широкозонные ограничительные слои с одной стороны от многомодового волновода и третий и четвертый одномодовые волноводы и третий и четвертый дополнительные широкозонные ограничительные слои с другой стороны от многомодового волновода;in FIG. 6 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of the present injection laser containing the first and second single-mode waveguides and the first and second additional wide-band boundary layers on one side of the multimode waveguide and the third and fourth single-mode waveguides and the third and fourth additional wide-band boundary layers on the other side of the multimode waveguide;
на фиг. 7 в таблице 1 приведены для сравнения толщины и составы слоев волновода наиболее распространенного известного типа инжекционного лазера, излучающего на фундаментальной поперечной моде;in FIG. 7 in table 1 shows for comparison the thickness and composition of the layers of the waveguide of the most common known type of injection laser emitting at the fundamental transverse mode;
на фиг. 8 в таблице 2 показаны для сравнения толщины и составы слоев широкого многомодового волновода наиболее распространенного известного типа инжекционного лазера, излучающего на двух поперечных модах;in FIG. 8 in table 2 shows for comparison the thickness and composition of the layers of a wide multimode waveguide of the most common known type of injection laser emitting on two transverse modes;
на фиг. 9 в таблице 3 приведены толщины и составы слоев широкого лазерного волновода настоящего инжекционного лазера, излучающего на фундаментальной поперечной моде, содержащего первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный слой;in FIG. 9 in table 3 shows the thicknesses and compositions of the layers of a wide laser waveguide of the present injection laser emitting at the fundamental transverse mode, containing the first single-mode waveguide and the first additional wide-gap layer;
на фиг. 10 в таблице 4 даны сравнительные параметры оптических мод широкого многомодового волновода наиболее распространенного известного типа инжекционного лазера и широкого волновода настоящего инжекционного лазера, содержащего первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный слой.in FIG. 10, Table 4 gives the comparative parameters of the optical modes of a wide multimode waveguide of the most common type of injection laser known and a wide waveguide of an injection laser containing a first single-mode waveguide and a first additional wide-gap layer.
на фиг. 11 в таблице 5 приведены толщины и составы слоев широкого лазерного волновода настоящего инжекционного лазера, излучающего на фундаментальной поперечной моде, содержащего первый и второй одномодовые волноводы и первый и второй дополнительные широкозонные ограничительные слои, расположенные с одной стороны от многомодового волновода;in FIG. 11 in table 5 shows the thicknesses and compositions of the layers of a wide laser waveguide of the present injection laser emitting at the fundamental transverse mode, containing the first and second single-mode waveguides and the first and second additional wide-gap limiting layers located on one side of the multimode waveguide;
на фиг. 12 в таблице 6 приведены значения гамма-фактора оптических мод широкого волновода настоящего инжекционного лазера, содержащего первый и второй одномодовые волноводы и первый и второй дополнительные широкозонные ограничительные слои, расположенные с одной стороны от многомодового волновода;in FIG. 12, table 6 shows the values of the gamma factor of the optical modes of a wide waveguide of an injection laser containing the first and second single-mode waveguides and the first and second additional wide-band boundary layers located on one side of the multimode waveguide;
на фиг. 13 в таблице 7 приведены толщины и составы слоев широкого лазерного волновода настоящего инжекционного лазера, излучающего на фундаментальной поперечной моде, содержащего первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой с одной стороны от многомодового волновода и второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой с другой стороны от многомодового волновода;in FIG. 13, Table 7 shows the thicknesses and compositions of the layers of a wide laser waveguide of an injection laser emitting at a fundamental transverse mode, containing a first single-mode waveguide and a first additional wide-band boundary layer on one side of the multimode waveguide and a second single-mode waveguide and a second additional wide-zone boundary layer on the other sides of the multimode waveguide;
на фиг. 14 в таблице 8 приведены значения гамма-фактора оптических мод широкого волновода настоящего инжекционного лазера, содержащего первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой с одной стороны от многомодового волновода и второй одномодовый волновод и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой с другой стороны от многомодового волновода.in FIG. Table 14 shows the gamma factor of the optical modes of the wide waveguide of the injection laser, which contains the first single-mode waveguide and the first additional wide-gap restriction layer on one side of the multimode waveguide and the second single-mode waveguide and the second additional wide-gap restriction layer on the other side of the multimode waveguide.
Первый вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) содержит квантоворазмерную активную область 1, находящуюся в многомодовом нелегированном или слаболегированном волноводе 2, для фундаментальной моды которого выполняется пороговое условие. Многомодовый волновод 2 с одной стороны ограничен первым широкозонным ограничительным слоем 3, являющимся одновременно эмиттером, например, p-типа проводимости. С другой стороны многомодовый волновод 2 через первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 4 туннельно связан с первым одномодовым волноводом 5, который ограничен вторым широкозонным ограничительным слоем 6, являющимся одновременно эмиттером, например, n-типа проводимости. Слои лазерной структуры выращивают на легированной полупроводниковой подложке 7, к которой формируют омический контакт 8. Второй омический контакт 9 формируют к высоколегированному полупроводниковому контактному слою 10, примыкающему к первому широкозонному ограничительному слою 3. Излучение выводится из лазерной структуры через зеркала 11 и 12 резонатора. Пороговое условие также выполняется еще для одной собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода 2. Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды многомодового волновода 2 удовлетворяет соотношению:The first version of this injection laser (see Fig. 1) contains a quantum-well
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода 2.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a
Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода 5 и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 2 удовлетворяют соотношениям:The thickness P 1 , nm, of the first additional wide-
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
ns=max(ncl, nP1);n s = max (n cl , n P1 );
Где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода 2;Where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of the
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода 2;n f is the refractive index of the
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу первого широкозонного ограничительного слоя 3;n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of the first wide-
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4.n P1 is the refractive index of the first additional wide-
Второй вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 3) и третий вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 4) от первого варианта настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) отличаются, прежде всего тем, что в многомодовом волноводе 16, содержащем квантоворазмерную активную область 1, пороговое условие выполняется для двух собственных мод высокого порядка: собственной m-моды (m - целое положительное число) и собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m). Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды многомодового волновода 16 и фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды многомодового волновода 16 удовлетворяют соотношениям:The second embodiment of the present injection laser (see Fig. 3) and the third version of the present injection laser (see Fig. 4) differ from the first embodiment of the present injection laser (see Fig. 1), primarily, in the
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода 16.Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of the
Второй вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 3) от первого варианта настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) отличается также тем, что между многомодовым волноводом 16 и первым широкозонным ограничительным слоем 3 введены первый одномодовый волновод 17 и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 18. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 18 расположен между многомодовым волноводом 16 и первым одномодовым волноводом 17. Между многомодовым волноводом 16 и вторым широкозонным ограничительным слоем 6 введены второй одномодовый волновод 19 и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 20. Второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 20 расположен между многомодовым волноводом 16 и вторым одномодовым волноводом 19. Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 18, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода 17, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 20, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода 19 и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 16 удовлетворяют соотношениям:The second version of the present injection laser (see Fig. 3) differs from the first version of the present injection laser (see Fig. 1) in that the first single-
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, nP2);n s = max (n P1 , n P2 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода 16;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of the
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода 16;n f is the refractive index of the
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода 16;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 18;n P1 is the refractive index of the first additional wide-
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 20.n P2 is the refractive index of the second additional wide-
Третий вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 4) от первого варианта настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) отличается также тем, что между многомодовым волноводом 16 и вторым широкозонным ограничительным слоем 6 введены первый одномодовый волновод 17, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 18, второй одномодовый волновод 19 и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 20. Первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 18 расположен между многомодовым волноводом 16 и первым одномодовым волноводом 17, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 20 расположен между первым одномодовым волноводом 17 и вторым одномодовым волноводом 19. Толщина P1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 18, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода 17, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 20, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода 19 и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 16 удовлетворяют соотношениям:The third embodiment of the present injection laser (see Fig. 4) differs from the first version of the present injection laser (see Fig. 1) in that a first single-
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, ncl);n s = max (n P1 , n cl );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода 16;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of the
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода 16;n f is the refractive index of the
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода 16;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 18;n P1 is the refractive index of the first additional wide-
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 20;n P2 is the refractive index of the second additional wide-
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу первого широкозонного ограничительного слоя 3.n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of the first wide-
Четвертый вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 5) от первого варианта настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) отличается тем, что в многомодовом волноводе 21, содержащем квантоворазмерную активную область 1, пороговое условие выполняется для трех собственных мод высокого порядка: собственной m-моды (m - целое положительное число), собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m) и собственной L-моды (L - целое положительное число, не равное m и n). Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды многомодового волновода 21, фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды многомодового волновода 21 и фактор оптического ограничения для активной области собственной L-моды многомодового волновода 21 удовлетворяют соотношениям:The fourth version of the present injection laser (see Fig. 5) from the first version of the present injection laser (see Fig. 1) differs in that in the
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода 21. Между многомодовым волноводом 21 и вторым широкозонным ограничительным слоем 6 введены первый одномодовый волновод 22, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 23, второй одномодовый волновод 24 и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 25, при этом первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 23 расположен между многомодовым волноводом 21 и первым одномодовым волноводом 22, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 25 расположен между первым одномодовым волноводом 22 и вторым одномодовым волноводом 24, между многомодовым волноводом 21 и первым широкозонным ограничительным слоем 3 введены третий одномодовый волновод 26 и третий дополнительный широкозонный ограничительный слой 27, при этом третий дополнительный широкозонный ограничительный слой 27 расположен между многомодовым волноводом 21 и третьим одномодовым волноводом 26. Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 23, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода 22, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 25, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода 24, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя 27, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода 26 и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 21 удовлетворяют соотношениям:Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of the
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
Nd3=NL+k·(nf-ns);N d3 = N L + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, nP3);n s = max (n P1 , n P3 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода 21;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of the
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода 21;n f is the refractive index of the
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода 21;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода 21;N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of the
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 23;n P1 is the refractive index of the first additional wide-
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 25;n P2 is the refractive index of the second additional wide-
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя 27.n P3 is the refractive index of the third additional wide-
Пятый вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 6) от первого варианта настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) отличается тем, что в многомодовом волноводе 28, содержащем квантоворазмерную активную область 1, пороговое условие выполняется для четырех собственных мод высокого порядка: собственной m-моды (m - целое положительное число), собственной n-моды (n - целое положительное число, не равное m), собственной L-моды (L - целое положительное число, не равное m и n) и собственной j-моды (j - целое положительное число, не равное m, n и L). Фактор оптического ограничения для активной области собственной m-моды многомодового волновода 28, фактор оптического ограничения для активной области собственной n-моды многомодового волновода 28, фактор оптического ограничения для активной области собственной L-моды многомодового волновода 28 и фактор оптического ограничения для активной области собственной j-моды многомодового волновода 28 удовлетворяют соотношениям:The fifth embodiment of the present injection laser (see Fig. 6) from the first version of the present injection laser (see Fig. 1) differs in that in the
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода 28. Между многомодовым волноводом 28 и первым широкозонным ограничительным слоем 3 введены первый одномодовый волновод 29, первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 30, второй одномодовый волновод 31 и второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 32, при этом первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 30 расположен между многомодовым волноводом 28 и первым одномодовым волноводом 29, а второй дополнительный широкозонный ограничительный слой 32 расположен между первым одномодовым волноводом 29 и вторым одномодовым волноводом 31, между многомодовым волноводом 28 и вторым широкозонным ограничительным слоем 6 введены третий одномодовый волновод 33, третий дополнительный широкозонный ограничительный слой 34, четвертый одномодовый волновод 35 и четвертый дополнительный широкозонный ограничительный слой 36, при этом третий дополнительный широкозонный ограничительный слой 34 расположен между многомодовым волноводом 28 и третьим одномодовым волноводом 33, а четвертый дополнительный широкозонный ограничительный слой 36 расположен между третьим одномодовым волноводом 33 и четвертым одномодовым волноводом 35. Толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 30, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода 29, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 32, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода 31, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя 34, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода 33, толщина Р4, нм, четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 36, эффективный показатель преломления Nd4 собственной моды четвертого одномодового волновода 35 и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 28 удовлетворяют соотношениям:Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of the
Nd1=Nm+k·(nf-ns);N d1 = N m + k · (n f -n s );
Nd2=Nn+k·(nf-ns);N d2 = N n + k · (n f -n s );
Nd3=NL+k·(nf-ns);N d3 = N L + k · (n f -n s );
Nd4=Nj+k·(nf-ns);N d4 = N j + k · (n f -n s );
ns=max(nP1, nP3);n s = max (n P1 , n P3 );
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода 28;where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of the
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
nf - показатель преломления многомодового волновода 28;n f is the refractive index of the
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода 28;N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода 28;N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of the
Nj - эффективный показатель преломления собственной j-моды многомодового волновода 28;N j is the effective refractive index of the eigen j-mode of the
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;λ is the radiation wavelength, nm;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 30;n P1 is the refractive index of the first additional wide-
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя 32;n P2 is the refractive index of the second additional wide-
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя 34;n P3 is the refractive index of the third additional wide-
nP4 - показатель преломления четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 36.n P4 is the refractive index of the fourth additional wide-
Первый вариант настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 1) работает следующим образом. Через омические контакты 8, 9 в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры, пропускают электрический ток, причем режим работы инжекционного лазера соответствует прямому смещению p-n-перехода. При превышении током, пропускаемым через инжекционный лазер, порогового значения, через зеркала резонатора 11, 12 выходит лазерное излучение. Мощность выходящего излучения, помимо параметров структуры, зависит от величины тока, пропускаемого через лазерную гетероструктуру. В режиме лазерной генерации пороговое условие выполняется для фундаментальной моды многомодового волновода 2, и она участвует в лазерной генерации.The first embodiment of the present injection laser (see Fig. 1) works as follows. An electric current is passed through
Пороговое условие также выполняется еще для одной собственной m-моды многомодового волновода 2, имеющей эффективный показатель преломления Nm. Критерием выполнимости порогового условия для m-моды служит соотношение ее фактора оптического ограничения для активной области и фактора оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода 2:The threshold condition is also satisfied even for one's own m-
За счет туннелирования собственная m-мода многомодового волновода 2 утекает в первый одномодовый волновод 5, единственная собственная мода которого имеет эффективный показатель преломления Nd1, и образуются комбинированные моды. Интенсивность комбинированной моды распределена примерно поровну между волноводами 2 и 5. Таким образом, m-мода туннельно-связанного многомодового волновода 2 исключается из процесса лазерной генерации. При этом параметры фундаментальной моды многомодового волновода 2 практически не изменяются. Если отношение фактора оптического ограничения для активной области собственной m-моды к фактору оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода слишком велико, то утекания собственной m-моды будет недостаточно для исключения ее из процесса лазерной генерации. Поэтому введем соотношение, ограничивающее максимальное значение фактора оптического ограничения для активной области собственной m-моды:Through tunneling, the eigenm-mode of the
Объединяя неравенства (1) и (2), получаем предельные значения для фактора оптического ограничения для активной области собственной m-моды многомодового волновода 2:Combining inequalities (1) and (2), we obtain limit values for the optical limiting factor for the active region eigenm-mode of a multimode waveguide 2:
На фиг. 2 схематически показаны профиль 13 показателя преломления многомодового волновода 2, туннельно-связанного с первым одномодовым волноводом 5, и распределение интенсивностей 14, 15, соответственно, фундаментальной моды многомодового волновода 2 и одной комбинированной моды, возникшей при туннелировании собственной m-моды (m=2) в первый одномодовый волновод 5.In FIG. Figure 2 schematically shows the
Условие резонансного туннелирования мод между двумя связанными волноводами 2 и 5:The condition for resonant mode tunneling between two coupled
При отклонении эффективного показателя преломления Nd1 от резонанса ухудшается туннелирование собственной m-моды многомодового волновода 2 в первый одномодовый волновод 5. Эффективный показатель преломления Nm собственной m-моды многомодового волновода 2 (T. Numai, Fundamentalsof Semiconductor Lasers, Springer, 2004, с. 50-53) может иметь значения, лежащие в пределах:When the effective refractive index N d1 deviates from the resonance, the tunneling of the eigenm-mode of the
nn ss <N<N mm <n<n ff , (4) , (four)
где nf - показатель преломления многомодового волновода 2, a ns=max(ncl, nP1) - минимальное значение эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода 2, которое равно наибольшему из показателей преломления ограничивающих слоев, примыкающих к многомодовому волноводу 2, ncl - показатель преломления широкозонного ограничительного слоя 3, nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4.where n f is the refractive index of the
Для настоящей конструкции инжекционного лазера с учетом неравенства (4) введены пределы отклонения эффективного показателя преломления Nd1 от резонанса (3), при которых туннелирование собственной m-моды из многомодового волновода 2 еще будет достаточным для исключения ее из процесса лазерной генерации:For the present design of the injection laser, taking into account inequality (4), the limits of deviation of the effective refractive index N d1 from resonance (3) are introduced, at which tunneling of the eigenm-mode from the
| N d1 - N m | ≤ 0,07 ∙ ( n f - n s ). (5) | N d1 - N m | ≤ 0.07 ∙ ( n f - n s ). (5)
Используя неравенство (5) и введя безразмерный численный коэффициент k, лежащий в диапазоне от -0,07 до 0,07, введем соотношение для Nd1 и Nm, при котором туннелирование собственной m-моды из многомодового волновода 2 в первый одномодовый волновод 5 еще будет достаточным для исключения ее из процесса лазерной генерации:Using inequality (5) and introducing a dimensionless numerical coefficient k lying in the range from -0.07 to 0.07, we introduce the relation for N d1 and N m , in which the tunneling of the eigenm-mode from the
Nd1=Nm+k·(nf-ns). N d1 = N m + k · (n f -n s).
Для обеспечения эффективного туннелирования между волноводами 2, 5 толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4 должна быть сопоставима с эффективной глубиной проникновения собственной m-моды из многомодового волновода 2 в первый дополнительный широкозонный ограничительный слой 4:To ensure efficient tunneling between
где λ - длина волны излучения, нм, q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне от 0,5 до 2, задающий нижний и верхний предел, соответственно, для толщины первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4. При толщине первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4 меньше нижнего предела взаимное влияние волноводов становится слишком сильным, что приводит к сильной чувствительности пространственного распределения комбинированных мод к параметрам волноводов. При толщине первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4 больше верхнего предела ухудшается оптическое туннелирование между двумя волноводами 2, 5, и комбинированные моды становятся нестабильными.where λ is the radiation wavelength, nm, q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range from 0.5 to 2, which sets the lower and upper limits, respectively, for the thickness of the first additional wide-
В настоящем инжекционном лазере многомодовый волновод может быть туннельно связан с несколькими одномодовыми волноводами. Например, в пятом варианте настоящего инжекционного лазера (см. фиг. 6) широкий многомодовый волновод 28 туннельно связан с четырьмя одномодовыми волноводами 29, 31, 33 и 35. С каждой стороны многомодового волновода 28 расположены по два одномодовых волновода и по два дополнительных широкозонных ограничительных слоя. Все одномодовые волноводы 29, 31, 33 и 35 имеют разные эффективные показатели преломления. Этот вариант настоящего инжекционного лазера работает следующим образом. Через омический контакты 8, 9 в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры, пропускают электрический ток, причем режим работы инжекционного лазера соответствует прямому смещению p-n-перехода. При превышении током, пропускаемым через инжекционный лазер, порогового значения, через зеркала резонатора 11, 12 выходит лазерное излучение. Мощность выходящего излучения, помимо параметров структуры, зависит от величины тока, пропускаемого через лазерную гетероструктуру. В режиме лазерной генерации пороговое условие выполняется для фундаментальной моды многомодового волновода 28, и она участвует в лазерной генерации. В многомодовом волноводе 28 пороговое условие лазерной генерации выполняется также для четырех собственных мод высокого порядка, количество которых равно количеству одномодовых волноводов. За счет резонансного туннелирования каждая из этих собственных мод утекает в один из одномодовых волноводов, совпадающий с ней по эффективному показателю преломления, с образованием комбинированных мод. При этом в одномодовые волноводы 31 и 35 собственные моды высокого порядка многомодового волновода 28 туннелируют через одномодовые волноводы 29 и 33, соответственно, и через дополнительные широкозонные ограничительные слои 30, 32 и 34, 36. Возможность такого сквозного туннелирования через одномодовые волноводы 29 и 33 связана с тем, что все одномодовые волноводы 29, 31, 33 и 35 имеют разные эффективные показатели преломления. Использование большего количества одномодовых волноводов с каждой стороны от многомодового волновода 28 будет приводить к сильному взаимному влиянию одномодовых волноводов и к ослаблению туннелирования собственных мод высокого порядка в одномодовые волноводы. Таким образом, в процессе работы настоящего инжекционного лазера собственные моды высокого порядка многомодового волновода 28, для которых выполнялось пороговое условие, исключаются из процесса лазерной генерации. При этом параметры фундаментальной моды многомодового волновода 28 практически не изменяются. Параметры многомодового волновода 28 и туннельно-связанных с ним одномодовых волноводов 29, 31, 33 и 35 определяются аналогично методике определения параметров многомодового волновода 2, одномодового волновода 5 и дополнительного широкозонного ограничительного слоя 4 для первого варианта настоящего инжекционного лазера.In a real injection laser, a multimode waveguide can be tunnel coupled to several single-mode waveguides. For example, in the fifth embodiment of the present injection laser (see Fig. 6), a wide
Пример 1. Были изготовлены для сравнительных испытаний два инжекционных лазера наиболее распространенного типа (лазер, излучающий на фундаментальной поперечной моде, и лазер, излучающий на двух поперечных модах) и настоящий инжекционный лазер (первый вариант). Лазеры выращивались на подложках GaAsc активной областью на основе двух квантовых ям InGaAs, излучающих на длине волны 1,04 мкм. На фиг. 7 в таблице 1 представлено описание толщин и составов слоев волновода лазера наиболее распространенного типа, в котором активная область расположена в середине двухмодового волновода. При этом пороговое условие выполнялось только для фундаментальной моды, для которой гамма-фактор составляет 1,6%. Расходимость излучения в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, составляла 35 град, (по уровню 0,5). Расширение волновода приводило к возможности существования в нем мод более высоких порядков. Волновод толщиной 2,5 мкм, представленный на фиг. 8 в таблице 2, имел четыре собственных моды: от нулевой до третьей. Для фундаментальной моды и моды второго порядка выполнялось пороговое условие. Лазер на основе этого волновода является многомодовым. На фиг. 9 в таблице 3 для настоящего лазера представлено описание многомодового волновода толщиной 2,5 мкм, который через первый дополнительный широкозонный ограничительный слой толщиной 0,25 мкм туннельно связан с первым одномодовым волноводом толщиной 0,55 мкм. Собственная мода второго порядка многомодового волновода туннелировала в первый одномодовый волновод с образованием комбинированных мод. Пороговое условие выполнялось только для фундаментальной моды многомодового волновода. Расходимость излучения для нее в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, составляла 23 град, (по уровню 0,5). На фиг. 10 в таблице 4 приведены значения гамма-фактора для оптических мод многомодового волновода лазера наиболее распространенного типа и многомодового волновода настоящего лазера, туннельно-связанного с первым одномодовым волноводом. Гамма-факторы фундаментальных мод для обоих лазеров одинаковые. Моды первого и третьего порядка в обоих лазерах имеют гамма-факторы в десятки раз меньше, чем у фундаментальной моды, и для них не выполнялось пороговое условие. Гамма-фактор моды второго порядка волновода лазера наиболее распространенного типа в 1,2 раза меньше гамма-фактора фундаментальной моды и для нее выполняется пороговое условие. В туннельно-связанном многомодовом волноводе настоящего лазера собственная мода второго порядка за счет туннелирования образует комбинированные моды с гамма-фактором в 2,2 раза меньшим, чем гамма-фактор фундаментальной моды многомодового волновода, поэтому для комбинированных мод пороговое условие не выполняется. Комбинированные моды в значительной части распространяются по первому дополнительному широкозонному ограничительному слою и первому одномодовому волноводу, имеющим сильное легирование, за счет чего они имеет оптические потери более 4,5 см-1, что еще больше уменьшает вероятность выполнения для них порогового условия. Для сравнения, мода второго порядка в многомодовом волноводе лазера наиболее распространенного типа имеет в 3,6 раза меньшие оптические потери 1,3 см-1.Example 1. Two injection lasers of the most common type (a laser emitting on a fundamental transverse mode and a laser emitting on two transverse modes) and a real injection laser (first option) were made for comparative tests. Lasers were grown on GaAsc substrates with an active region based on two InGaAs quantum wells emitting at a wavelength of 1.04 μm. In FIG. 7, table 1 describes the thicknesses and compositions of the layers of the laser waveguide of the most common type, in which the active region is located in the middle of the two-mode waveguide. Moreover, the threshold condition was fulfilled only for the fundamental mode, for which the gamma factor is 1.6%. The divergence of radiation in a plane perpendicular to the layers of the structure was 35 degrees (at a level of 0.5). The expansion of the waveguide made it possible for higher-order modes to exist in it. The 2.5 μm waveguide shown in FIG. 8 in table 2, had four eigenmodes: from zero to third. For the fundamental mode and the second-order mode, the threshold condition was satisfied. The laser based on this waveguide is multimode. In FIG. 9 in table 3 for the present laser, a multimode waveguide with a thickness of 2.5 μm is described, which through a first additional wide-gap boundary layer 0.25 μm thick is tunnelly coupled to the first single-mode waveguide with a thickness of 0.55 μm. The second-order eigenmode of a multimode waveguide tunneled into the first single-mode waveguide with the formation of combined modes. The threshold condition was satisfied only for the fundamental mode of a multimode waveguide. The radiation divergence for it in the plane perpendicular to the layers of the structure was 23 degrees (at the level of 0.5). In FIG. 10, Table 4 shows the gamma factor for the optical modes of the most common type multimode laser waveguide and the real multimode waveguide of a laser tunnel coupled to the first single-mode waveguide. The gamma factors of the fundamental modes are the same for both lasers. The first and third order modes in both lasers have gamma factors ten times smaller than those of the fundamental mode, and the threshold condition was not fulfilled for them. The gamma factor of the second-order mode of the most common type of laser waveguide is 1.2 times smaller than the gamma factor of the fundamental mode and the threshold condition is satisfied for it. In a tunnel-coupled multimode waveguide of a real laser, the second-order eigenmode due to tunneling forms combined modes with a gamma factor 2.2 times smaller than the gamma factor of the fundamental mode of a multimode waveguide; therefore, the threshold condition is not satisfied for combined modes. To a large extent, combined modes propagate along the first additional wide-gap confinement layer and the first single-mode waveguide, which have strong doping, due to which they have optical losses of more than 4.5 cm -1 , which further reduces the probability of the fulfillment of the threshold condition for them. For comparison, the second-order mode in a multimode laser waveguide of the most common type has a 3.6 times smaller optical loss of 1.3 cm −1 .
Таким образом, в настоящем инжекционном лазере, содержащем многомодовый волновод с активной областью, удается эффективно подавить лазерную генерацию на его собственной моде высокого порядка за счет ее оптического туннелирования через дополнительный широкозонный ограничительный слой в узкий одномодовый волновод. При этом сохраняется лазерная генерация на фундаментальной моде широкого многомодового волновода.Thus, in a real injection laser containing a multimode waveguide with an active region, it is possible to effectively suppress laser generation in its own high-order mode due to its optical tunneling through an additional wide-gap confining layer into a narrow single-mode waveguide. In this case, laser generation on the fundamental mode of a wide multimode waveguide is preserved.
Пример 2. Был изготовлен для испытаний настоящий инжекционный лазер (третий вариант). Лазер выращивался на подложке GaAs с активной областью на основе двух квантовых ям InGaAs, излучающих на длине волны 1,04 мкм. На фиг. 11 в таблице 5 для настоящего лазера представлено описание многомодового волновода толщиной 3,6 мкм, который через широкозонные ограничительные слои туннельно связан с двумя одномодовыми волноводами толщиной 0,3 мкм и 0,4 мкм, расположенными с одной стороны от многомодового волновода. Собственные моды второго и четвертого порядка многомодового волновода туннелировали в одномодовые волноводы с образованием комбинированных мод. Пороговое условие выполнялось только для фундаментальной моды многомодового волновода. Расходимость излучения для нее в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, составляла 16 град, (по уровню 0,5). На фиг. 12 в таблице 6 приведены значения гамма-фактора для оптических мод многомодового волновода настоящего лазера, туннельно-связанного с двумя одномодовыми волноводами. Моды первого, третьего порядка и пятого порядка имеют гамма-факторы в десятки раз меньше, чем у фундаментальной моды, и для них не выполнялось пороговое условие. В туннельно-связанном многомодовом волноводе настоящего лазера собственные моды второго и четвертого порядка за счет туннелирования образуют комбинированные моды с гамма-факторами почти в 2,5 раза меньшими, чем гамма-фактор фундаментальной моды многомодового волновода, поэтому для комбинированных мод пороговое условие не выполняется.Example 2. A real injection laser was manufactured for testing (third option). The laser was grown on a GaAs substrate with an active region based on two InGaAs quantum wells emitting at a wavelength of 1.04 μm. In FIG. 11 in table 5 for the present laser, a description is given of a multimode waveguide with a thickness of 3.6 μm, which is tunneled through wide-band boundary layers to two single-mode waveguides with a thickness of 0.3 μm and 0.4 μm located on one side of the multimode waveguide. The eigenmodes of the second and fourth order of the multimode waveguide tunneled into single-mode waveguides with the formation of combined modes. The threshold condition was satisfied only for the fundamental mode of a multimode waveguide. The radiation divergence for it in the plane perpendicular to the layers of the structure was 16 degrees (at the level of 0.5). In FIG. 12, table 6 shows the gamma factor for the optical modes of a multimode waveguide of a real laser tunnel coupled to two single-mode waveguides. The first, third order, and fifth order modes have gamma factors ten times smaller than that of the fundamental mode, and the threshold condition was not fulfilled for them. In a tunnel-coupled multimode waveguide of a real laser, second and fourth order eigenmodes, due to tunneling, form combined modes with gamma factors almost 2.5 times smaller than the gamma factor of the fundamental mode of a multimode waveguide; therefore, the threshold condition is not satisfied for combined modes.
Таким образом, в настоящем инжекционном лазере, содержащем многомодовый волновод с активной областью, удается эффективно подавить лазерную генерацию на его собственных модах высокого порядка за счет их оптического туннелирования через ограничительные слои в узкие одномодовые волноводы. При этом сохраняется лазерная генерация на фундаментальной моде широкого многомодового волновода.Thus, in a real injection laser containing a multimode waveguide with an active region, it is possible to effectively suppress laser generation at its high-order eigenmodes due to their optical tunneling through narrow layers into narrow single-mode waveguides. In this case, laser generation on the fundamental mode of a wide multimode waveguide is preserved.
Пример 3. Был изготовлен для испытаний настоящий инжекционный лазер (второй вариант). Лазер выращивался на подложке GaAs с активной областью на основе двух квантовых ям InGaAs, излучающих на длине волны 1,04 мкм. На фиг. 13 в таблице 7 для настоящего лазера представлено описание многомодового волновода толщиной 3,6 мкм, который через широкозонные ограничительные слои туннельно связан с двумя одномодовыми волноводами толщиной 0,31 мкм и 0,32 мкм, расположенными с разных сторон от многомодового волновода. Собственные моды второго и четвертого порядка многомодового волновода туннелировали в одномодовые волноводы с образованием комбинированных мод. Пороговое условие выполнялось только для фундаментальной моды многомодового волновода. Расходимость излучения для нее в плоскости, перпендикулярной слоям структуры, составляла 16 град (по уровню 0,5). На фиг. 14 в таблице 8 приведены значения гамма-фактора для оптических мод многомодового волновода настоящего лазера, туннельно-связанного с двумя одномодовыми волноводами. Моды первого, третьего порядка и пятого порядка имеют гамма-факторы в десятки раз меньше, чем у фундаментальной моды, и для них не выполнялось пороговое условие. В туннельно-связанном многомодовом волноводе настоящего лазера собственные моды второго и четвертого порядка за счет туннелирования образуют комбинированные моды с гамма-факторами почти в 2,5 раза меньшими, чем гамма-фактор фундаментальной моды многомодового волновода, поэтому для комбинированных мод пороговое условие не выполняется.Example 3. A real injection laser was made for testing (second option). The laser was grown on a GaAs substrate with an active region based on two InGaAs quantum wells emitting at a wavelength of 1.04 μm. In FIG. 13, table 7 for a real laser describes a multimode waveguide with a thickness of 3.6 μm, which is tunneled through wide-band boundary layers to two single-mode waveguides with a thickness of 0.31 μm and 0.32 μm located on opposite sides of the multimode waveguide. The eigenmodes of the second and fourth order of the multimode waveguide tunneled into single-mode waveguides with the formation of combined modes. The threshold condition was satisfied only for the fundamental mode of a multimode waveguide. The radiation divergence for it in the plane perpendicular to the layers of the structure was 16 degrees (at a level of 0.5). In FIG. Table 14 shows the gamma factor for the optical modes of a multimode waveguide of a real laser tunnel coupled to two single-mode waveguides. The first, third order, and fifth order modes have gamma factors ten times smaller than that of the fundamental mode, and the threshold condition was not fulfilled for them. In a tunnel-coupled multimode waveguide of a real laser, second and fourth order eigenmodes, due to tunneling, form combined modes with gamma factors almost 2.5 times smaller than the gamma factor of the fundamental mode of a multimode waveguide; therefore, the threshold condition is not satisfied for combined modes.
Таким образом, в настоящем инжекционном лазере, содержащем многомодовый волновод с активной областью, удается эффективно подавить лазерную генерацию на его собственных модах высокого порядка за счет их оптического туннелирования через ограничительные слои в узкие одномодовые волноводы. При этом сохраняется лазерная генерация на фундаментальной моде широкого многомодового волновода.Thus, in a real injection laser containing a multimode waveguide with an active region, it is possible to effectively suppress laser generation at its high-order eigenmodes due to their optical tunneling through narrow layers into narrow single-mode waveguides. In this case, laser generation on the fundamental mode of a wide multimode waveguide is preserved.
Claims (5)
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода,
а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:
Nd1=Nm+k·(nƒ-ns);
ns=max(ncl, nP1);
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;
nƒ - показатель преломления многомодового волновода;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу одного из первого и второго широкозонных ограничительных слоев;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя.1. An injection laser based on a semiconductor heterostructure with a separate confinement, including a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in the multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator, characterized in that between the multimode waveguide m and one of the first and second wide-gap confining layers administered first single mode waveguide and a first additional wide-limiting layer, wherein the first wide-restrictive additional layer is disposed between the first multimode waveguide and the single-mode waveguide, the optical confinement factor for the active region of one eigenm-mode (m is a positive integer) a multimode waveguide satisfies the relation:
Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide,
and the thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide and the minimum value n s of the effective refractive index of the eigenmodes of the multimode waveguide satisfy the relations:
N d1 = N m + k · (n ƒ -n s );
n s = max (n cl , n P1 );
where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
n ƒ is the refractive index of a multimode waveguide;
q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ is the radiation wavelength, nm;
n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of one of the first and second wide-gap confining layers;
n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap bounding layer.
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода,
а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:
Nd1=Nm+k·(nƒ-ns);
Nd2=Nn+k·(nƒ-ns);
ns=max(nP1, nP2);
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;
nƒ - показатель преломления многомодового волновода;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя.2. An injection laser based on a semiconductor heterostructure with a separate confinement, including a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in the multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator, characterized in that between the multimode waveguide The first single-mode waveguide and the first additional wide-gap boundary layer are introduced between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second single-mode waveguide and the second additional wide-gap boundary layer are introduced between the multimode waveguide and the second wide-gap boundary layer. layer, while the second additional wide-gap boundary layer is located between a multimode waveguide and the second single-mode waveguide, the optical confinement factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of the multimode waveguide and the optical confinement factor for the active region of the natural n-mode (n is a positive integer not equal to m) the multimode waveguide satisfies the relations:
Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide,
and the thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, the thickness P 2 , nm, of the second additional wide-gap confining layer, the effective refractive index of N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide and the minimum value of n s of the effective refractive index of the eigenmodes of a multimode waveguide satisfy the relations:
N d1 = N m + k · (n ƒ -n s );
N d2 = N n + k · (n ƒ -n s );
n s = max (n P1 , n P2 );
where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
n ƒ is the refractive index of a multimode waveguide;
N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ is the radiation wavelength, nm;
n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer.
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода,
а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:
Nd1=Nm+k·(nƒ-ns);
Nd2=Nn+k·(nƒ-ns);
ns=max(nP1, ncl);
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;
nƒ - показатель преломления многомодового волновода;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
ncl - показатель преломления примыкающего к многомодовому волноводу одного из первого и второго широкозонных ограничительных слоев.3. An injection laser based on a semiconductor heterostructure with a separate confinement, including a multimode waveguide, first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in the multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator, characterized in that between the multimode waveguide m and one of the first and second wide-band boundary layers introduced the first single-mode waveguide, the first additional wide-band boundary layer, the second single-mode waveguide and the second additional wide-zone boundary layer, while the first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional a wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide, factor pticheskogo restrictions for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of the multimode waveguide and the optical confinement factor for the active region of the natural n-mode (n is a positive integer not equal to m) the multimode waveguide satisfies the relations:
Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide,
and the thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, the thickness P 2 , nm, of the second additional wide-gap confining layer, the effective refractive index of N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide and the minimum value of n s of the effective refractive index of the eigenmodes of a multimode waveguide satisfy the relations:
N d1 = N m + k · (n ƒ -n s );
N d2 = N n + k · (n ƒ -n s );
n s = max (n P1 , n cl );
where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
n ƒ is the refractive index of a multimode waveguide;
N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ is the radiation wavelength, nm;
n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
n cl is the refractive index adjacent to the multimode waveguide of one of the first and second wide-band boundary layers.
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода,
а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:
Nd1=Nm+k·(nƒ-ns);
Nd2=Nn+k·(nƒ-ns);
Nd3=NL+k·(nƒ-ns);
ns=max(nP1; nP3);
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;
nƒ - показатель преломления многомодового волновода;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя.4. An injection laser based on a semiconductor heterostructure with a separate confinement, including a multimode waveguide, first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in the multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator, characterized in that between the multimode waveguide m and one of the first and second wide-band boundary layers introduced the first single-mode waveguide, the first additional wide-band boundary layer, the second single-mode waveguide and the second additional wide-zone boundary layer, while the first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional a wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide, between m ogomodovym waveguide and the other of said first and second confining layers wideband monomode waveguide is introduced third and additional third wide-gap confining layer, wherein the third additional wide-limiting layer is located between the multimode waveguide and the third single-mode waveguide, the optical confinement factor for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of a multimode waveguide, optical limitation factor for the active region of the intrinsic n-mode (n is a positive integer not equal to m) of the multimode waveguide and the optical limiting factor for the active region of the eigen L-mode (L is a positive integer not equal to m and n) the multimode waveguide satisfies the relations:
Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide,
and the thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, the thickness P 2 , nm, of the second additional wide-band confining layer, the effective refractive index N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide, the thickness P 3 nm, the third additional wideband confining layer, the effective refractive index N d3 eigenmode third single-mode waveguide and the minimum value of n s effektivnog refractive index of the multimode waveguide eigenmodes satisfy:
N d1 = N m + k · (n ƒ -n s );
N d2 = N n + k · (n ƒ -n s );
N d3 = N L + k · (n ƒ -n s );
n s = max (n P1 ; n P3 );
where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
n ƒ is the refractive index of a multimode waveguide;
N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of a multimode waveguide;
q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ is the radiation wavelength, nm;
n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
n P3 is the refractive index of the third additional wide-gap confining layer.
где - фактор оптического ограничения для активной области нулевой моды многомодового волновода,
а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd1 собственной моды первого одномодового волновода, толщина Р2, нм, второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd2 собственной моды второго одномодового волновода, толщина Р3, нм, третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd3 собственной моды третьего одномодового волновода, толщина Р4, нм, четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd4 собственной моды четвертого одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют соотношениям:
Nd1=Nm+k·(nƒ-ns);
Nd2=Nn+k·(nƒ-ns);
Nd3=NL+k·(nƒ-ns);
Nd4=Nj+k·(nƒ-ns);
ns=max(nP1, nP3);
где Nm - эффективный показатель преломления собственной m-моды многомодового волновода;
k - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне -0,07≤k≤0,07;
nƒ - показатель преломления многомодового волновода;
Nn - эффективный показатель преломления собственной n-моды многомодового волновода;
NL - эффективный показатель преломления собственной L-моды многомодового волновода;
Nj - эффективный показатель преломления собственной j-моды многомодового волновода;
q - безразмерный численный коэффициент, лежащий в диапазоне 0,5≤q≤2;
λ - длина волны излучения, нм;
nP1 - показатель преломления первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP2 - показатель преломления второго дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP3 - показатель преломления третьего дополнительного широкозонного ограничительного слоя;
nP4 - показатель преломления четвертого дополнительного широкозонного ограничительного слоя. 5. An injection laser based on a semiconductor heterostructure with a separate confinement, including a multimode waveguide, the first and second wide-gap confinement layers, which are simultaneously emitters of p- and n-type conductivity and located on opposite sides of the multimode waveguide, the active region located in the multimode waveguide and consisting of at least one quantum-well active layer, ohmic contacts and an optical resonator, characterized in that between the multimode waveguide The first single-mode waveguide, the first additional wide-gap restriction layer, the second single-mode waveguide and the second additional wide-gap restriction layer are introduced in the first wide-band boundary layer, the first additional wide-gap boundary layer is located between the multimode waveguide and the first single-mode waveguide, and the second additional wide-gap boundary layer is located between the first single-mode waveguide and the second single-mode waveguide, between the multimode wave a third single-mode waveguide, a third additional wide-gap restriction layer, a fourth single-mode waveguide and a fourth additional wide-band boundary layer are introduced in the house and a second wide-band boundary layer, wherein a third additional wide-zone boundary layer is located between the multimode waveguide and the third single-mode waveguide, and a fourth additional wide-zone boundary layer is located between the third single-mode waveguide and the fourth single-mode waveguide, factor opt restraint for the active region of the eigenm-mode (m is a positive integer) of a multimode waveguide, optical limitation factor for the active region of the intrinsic n-mode (n is a positive integer not equal to m) of the multimode waveguide, the optical limiting factor for the active region of the eigen L-mode (L is a positive integer not equal to m and n) of the multimode waveguide and the optical limiting factor for the active region of the eigen j-mode (j is a positive integer not equal to m, n and L) the multimode waveguide satisfies the relations:
Where is the optical limiting factor for the active region of the zero mode of a multimode waveguide,
and the thickness P 1 , nm, of the first additional wide-gap confining layer, the effective refractive index N d1 of the eigenmode of the first single-mode waveguide, the thickness P 2 , nm, of the second additional wide-band confining layer, the effective refractive index N d2 of the eigenmode of the second single-mode waveguide, the thickness P 3 , nm, of the third additional wide-gap boundary layer, the effective refractive index N d3 of the eigenmode of the third single-mode waveguide, the thickness P 4 , nm, of the fourth additional a wide-gap boundary layer, the effective refractive index N d4 of the eigenmode of the fourth single-mode waveguide and the minimum value n s of the effective refractive index of the eigenmodes of the multimode waveguide satisfy the relations:
N d1 = N m + k · (n ƒ -n s );
N d2 = N n + k · (n ƒ -n s );
N d3 = N L + k · (n ƒ -n s );
N d4 = N j + k · (n ƒ -n s );
n s = max (n P1 , n P3 );
where N m is the effective refractive index of the eigenm-mode of a multimode waveguide;
k is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of -0.07≤k≤0.07;
n ƒ is the refractive index of a multimode waveguide;
N n is the effective refractive index of the eigenn-mode of the multimode waveguide;
N L is the effective refractive index of the eigen L-mode of a multimode waveguide;
N j is the effective refractive index of the intrinsic j-mode of a multimode waveguide;
q is a dimensionless numerical coefficient lying in the range of 0.5≤q≤2;
λ is the radiation wavelength, nm;
n P1 is the refractive index of the first additional wide-gap confining layer;
n P2 is the refractive index of the second additional wide-gap confining layer;
n P3 is the refractive index of the third additional wide-gap confining layer;
n P4 is the refractive index of the fourth additional wide-gap confining layer.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015105234/28A RU2587097C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Injection laser |
PCT/RU2016/000054 WO2016133426A1 (en) | 2015-02-16 | 2016-02-08 | Injection laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015105234/28A RU2587097C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Injection laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2587097C1 true RU2587097C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015105234/28A RU2587097C1 (en) | 2015-02-16 | 2015-02-16 | Injection laser |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2587097C1 (en) |
WO (1) | WO2016133426A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691164C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Pulse injection laser |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847667B2 (en) * | 2001-09-28 | 2005-01-25 | Mitsui Chemicals Inc. | Semiconductor laser device and laser module using same |
RU2259620C1 (en) * | 2004-07-27 | 2005-08-27 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Injection laser |
US20100150196A1 (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-17 | Jds Uniphase Corporation | Laser Diode |
RU2443044C1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-02-20 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Injection laser |
US20130287057A1 (en) * | 2011-01-20 | 2013-10-31 | Erbert Götz | High-efficiency diode laser |
-
2015
- 2015-02-16 RU RU2015105234/28A patent/RU2587097C1/en active
-
2016
- 2016-02-08 WO PCT/RU2016/000054 patent/WO2016133426A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6847667B2 (en) * | 2001-09-28 | 2005-01-25 | Mitsui Chemicals Inc. | Semiconductor laser device and laser module using same |
RU2259620C1 (en) * | 2004-07-27 | 2005-08-27 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Injection laser |
US20100150196A1 (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-17 | Jds Uniphase Corporation | Laser Diode |
RU2443044C1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-02-20 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Injection laser |
US20130287057A1 (en) * | 2011-01-20 | 2013-10-31 | Erbert Götz | High-efficiency diode laser |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691164C1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Pulse injection laser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016133426A1 (en) | 2016-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Slipchenko et al. | Ultralow internal optical loss in separate-confinement quantum-well laser heterostructures | |
US6928099B2 (en) | Apparatus for and method of frequency conversion | |
US6649938B1 (en) | Semiconductor optical amplifier | |
JP2008135786A (en) | High power semiconductor laser diode | |
US10971897B2 (en) | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and laser light source system for welding | |
WO2018168430A1 (en) | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and laser light source system for welding | |
US8238398B2 (en) | Diode laser, integral diode laser, and an integral semiconductor optical amplifier | |
Zhao et al. | 2-W high-efficiency ridge-waveguide lasers with single transverse mode and low vertical divergence | |
Miah et al. | Astigmatism-free high-brightness 1060 nm edge-emitting lasers with narrow circular beam profile | |
EP3804055B1 (en) | Large optical cavity (loc) laser diode having quantum well offset and efficient single mode laser emission along fast axis | |
RU2587097C1 (en) | Injection laser | |
RU2443044C1 (en) | Injection laser | |
US20100284435A1 (en) | Red-Shifted Optical Feedback Laser | |
US6650671B1 (en) | Semiconductor diode lasers with improved beam divergence | |
EP1595316A2 (en) | Apparatus for and method of frequency conversion | |
RU2259620C1 (en) | Injection laser | |
Kelemen et al. | Astigmatism and beam quality of high-brightness tapered diode lasers | |
Wang et al. | Near-diffraction-limited Bragg reflection waveguide lasers | |
JP7458134B2 (en) | semiconductor laser device | |
CN210245533U (en) | Multi-quantum well structure with different widths for widening spectral width of super-radiation light-emitting diode | |
EP2913903B1 (en) | Device comprising a high brightness broad-area edge-emitting semiconductor laser and method of making the same | |
RU2535649C1 (en) | Semiconductor laser | |
Qiu et al. | Improved 808-nm High-Power Laser Performance With Single-Mode Operation (Vertical Direction) in Large Optical Cavity Waveguide | |
RU2444101C1 (en) | Injection laser | |
CN112397619A (en) | Multi-quantum well structure with different widths for widening spectral width of super-radiation light-emitting diode |