Стимулированная рекомбинация в полупроводниковых лазерах ближнего ИК-диапазона при высоких уровнях токовой накачки

• Автор: Борщёв, Кирилл Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1. Полупроводниковые лазеры на основе квантово-размерных гетероструктур раздельного ограничения. 1пОаАз/ОаА5/АЮаАз и основные причины насыщения их мощностных характеристик

(обзор литературы)

§ 1.1. Мощные лазеры с ЫСаАэ активной областью

§ 1.2. Эффекты, ограничивающие максимальную мощность излучения

лазерного диода

Выводы к главе

Глава 2. Исследование лазеров на основе ГпСаАзЛлаАэ гетероструктур при

высоких уровнях токовой накачки

§2.1. Изготовление образцов и методы проведения исследования

§2.1.1. Метод изготовления образцов

§ 2.1.2. Методика измерения ватт-амперных характеристик

§ 2.1.3. Методика измерения спектральных характеристик
§ 2.2. Исследование ватт-амперных характеристик
§ 2.3. Исследование спектральных характеристик
§ 2.4. Сравнение мощностных и спектральных характеристик. Токовые
утечки в волноводном слое
Выводы к главе
Глава 3. Теоретические оценки роста концентрации электронов в активной
области гетеролазера
§ 3.1. Время рассеяния энергии носителей тока и время жизни стимулированных излучательных переходов в активной
области
§ 3.2. Зависимости концентрации и температуры электронов от
плотности тока в случае спонтанного излучения
§ 3.3 Зависимости концентрации и температуры электронов от
плотности тока в случае стимулированного излучения
Выводы к главе
Глава 4. Исследование лазеров на основе 1пР (Я = 1.5-1.8 мкм) при высоких уровнях накачки. Гетероструктура с двумя электронными уровнями
и исследование лазеров на её основе
§ 4.1. Насыщение мощностных характеристик лазеров на основе 1пР.... § 4.1.1. Исследование импульсных ватт-амперных характеристик
лазеров на основе 1пР
§ 4.1.2. Исследование импульсных спектральных характеристик
лазеров на основе 1пР
§ 4.1.3. Экспериментальные исследования концентрации носителей заряда в активной области за порогом генерации лазеров на
основе СаАэ и 1пР
§ 4.2. Конструкция гетероструктуры с двумя линиями генерации и
лазеры на её основе
§ 4.2.1. Определение параметров гетероструктуры с двумя
электронными уровнями
§ 4.2.2. Ватт-амперная характеристика лазерных диодов с
толщиной активной области 10 нм
§ 4.2.3. Спектральные характеристики лазерных диодов.
Двухполосная генерация
§ 4.3. Достижение максимальной мощности и исследование угловых характеристик гетеролазеров с толщиной квантовой ямы 10 нм
Выводы к главе
Заключение
Литература

Полупроводниковые лазеры имеют огромнейшее значение в современной оптоэлектронной технике. Начиная с 60-х годов прошлого века, быстро увеличивался объём исследований по полупроводниковым лазерам, и изучение приборов на р-л-переходах представляло собой одну из наиболее быстро развивающихся областей электроники. Изучение лазеров, с целью улучшения их основных выходных параметров, является одной из основных задач мировой науки - всё большее применение находят лазеры в нашей жизни. А уже освоенные сферы - электронная техника, медицина, экология.
В настоящее время мощные лазерные диоды активно используются для накачки волоконных усилителей, твердотельных лазеров, в спектроскопии, в частности, для анализа атмосферных слоёв.
Первоочередными задачами в разработке полупроводниковых лазеров являются увеличение выходной оптической мощности, повышение эффективности и надежности данных приборов. Оптическая мощность излучения является одной из важнейших характеристик лазерного диода. Однако с увеличением тока накачки происходит эффект насыщения ватт-амперной характеристики.
В этой связи тема работы, направленная на изучение стимулированной рекомбинации, которая определяет выходную мощность оптического излучения, в лазерных гетероструктурах ближнего инфракрасного (ПК) диапазона при высоких уровнях токовой накачки, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.
Основная цель работы заключалась в исследовании стимулированной рекомбинации в квантово-размерных структурах при высоких уровнях возбуждения при комнатной температуре и разработке мощных импульсных источников излучения в ближнем ИК-диапазоне.

20 40
Плотность тока, кА/см

0,01

Рис. 2.10.
Зависимости выходной оптической мощности (1) и интенсивности максимума спектра люминесценции волноводного слоя (2) от плотности тока накачки для лазерного диода с длиной резонатора Ь= 1.5мм и шириной полоска ЮОмкм в импульсном режиме генерации при температуре 20°С.