Источники излучения на основе суперлюминесцентных диодов с экстремальными рабочими характеристиками

• Автор: Прохоров, Вячеслав Викторович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с., ил.

Сокращения и условные обозначения

Глава 1. СЛД, работоспособные в широком температурном диапазоне без принудительной

термостабилизации

1.1. СЛД с низким энергопотреблением на основе «объемной» (С;аА1)Ая гетероструктуры и светоизлучающие модули на их основе
1.2. Маломощные СЛД повышенной эффективности на основе многослойной квантоворазмерной гстероструктуры
Глава 2. Управление выходными характеристиками СЛД с помощью внешних оптических воздействий

2.1. Двухнроходные СЛД

2.2. Управление выходным излучением в системе «задающий генератор -усилитель мощности» на основе двух СЛД

Глава 3. Широкополосные источники излучения на основе СЛД

3.1. Широкополосные СЛД спектрального диапазона 880-1650 нм на основе квантоворазмерных гетероструктур и светоизлучающие модули на их основе
3.1.1. СЛД спектрального диапазона 880-980 нм на основе однослойной квантоворазмерной гетероструктуры в системе (ІпСа)Ая
3.1.2. СЛД спектрального диапазона 1100-1230 нм на основе десятислойной ІпАя/СаАЬ^/СаАя гегероструктуры с квантовыми точками
3.1.3. СЛД спектрального диапазона 1450-1650 нм на основе четырехслойной квантоворазмерной гетероструктуры в системе (1пСа)РА*
3.2. Широкополосные источники света на основе объединения излучения двух и более СЛД с помощью оптоволоконных разветвителей
3.2.1. Источник света спектрального диапазона 815-965 нм с использованием суперпозиции излучения двух СЛД на основе однослойных КРС в системе (СїаАІ)Ая и (1пСа)А$
3.2.2. Ист очники света спектрального диапазона 1250-1350 нм с использованием суперпозиции излучения двух СЛД на основе объемных РО ДГС и чстмрсхслойных КРС в системе (ІпОа)РАз
3.2.3. Источник света спектрального диапазона 780-1080 нм с использованием суперпозиции излучения двух и четырех СЛД на основе однослойных КРС в системе (ОаА1)Ая и однослойной и двухслойной КРС в системе (ІпОа)Ая
3.2.4. Источники света спектрального диапазона 1415-1585 нм с использованием суперпозиции излучения двух СЛД на основе однослойной и четырехслойной КРС в системе (ІпСа)РАз
3.2.5. Источники света спектрального диапазона 780-960 нм с использованием суперпозиции излучения трех СЛД на основе однослойных КРС в системах (СаАІ)Ав и (1пСа)Ая
3.2.6. Источники света спектрального диапазона 1270-1580 нм с использованием суперпозиции излучения четырех СЛД на основе КРС в системе (ІпСа)РАя
Заключение
Литература

Сокращения и условные обозначения
ЛД - лазерный диод;
СИД - светоизлучающий диод;
ПЛУ - полупроводниковый лазерный усилитель;
ЖФЭ - жидкофазная эпитаксия;
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия;
МОСГЭ - металлоорганическая эпитаксия из газовой фазы;
ОГС - одинарная гетероструктура;
ДГС - двойная гетероструктура;
РОДГС - двойная гетероструктура с раздельным ограничением;
КРС - квантоворазмерная структура;
МКРС - многослойная квантоворазмерная структура;
КТ - квантовая точка;
ОКТ - оптическая когерентная томография;
ИК - инфракрасный;
УКИ - ультракороткий импульс;
КПД - коэффициент полезного действия;
АОП - антиотражающее покрытие;
ОВС - одномодовый волоконный световод;
ВОТ - волоконно-оптический гироскоп;
ОИ - оптический изолятор.
с - скорость света;
Я - длина волны излучения; у-частота излучения; п - показатель преломления;
£-удельный (погонный) коэффициент оптического усиления;
С - полное оптическое усиление;
«-коэффициент диссипативных оптических потерь;
Ьа — длина волны активного канала СЛД или ПЛУ;
- ширина активного волновода;
И - коэффициент оптического отражения;
Р - оптическая мощность;
Дм - выходная оптическая мощность через ОВС;
/-ток инжекции;
J- плотность тока инжекции;
8(Х) - спектральная плотность мощности спонтанного излучения;
Г- фактор оптического ограничения;
Д - ширина запрещенной зоны полупроводника;
Т- температура;
т, - глубина остаточной спектральной модуляции излучения СЛД (риппл).
Полупроводниковый лазер, созданный в 1962 г. [1] - за несколько лет до того как оптоэлектроника и интегральная оптика сформировались как самостоятельные научные направления, занял в них ведущее положение. Наиболее широкое распространение получили инжекционные лазеры на основе полупроводниковых соединений группы АП1В'/ благодаря их следующим, ныне общеизвестным, достоинствам: высокая эффективность прямого преобразования электрической энергии в когерентное излучение, миниатюрность, монолитность, обеспечивающая механическую надежность, простота накачки и управления выходным излучением, обеспечиваемых низковольтными электронными устройствами, быстродействие, возможность использования методов интегральной планарной технологии при изготовлении, допустимость интеграции с электронными полупроводниковыми микросхемами и пассивными интегральнооптическими элементами.
До конца 60-х годов инжекционные лазеры изготавливались главным образом на основе полупроводниковых гомоструктур, содержащих сильно легированный р-п переход. Такие «гомолазеры» обладали сильной температурной зависимостью порогового тока и могли эффективно работать только при криогенных температурах. Это обстоятельство сильно сдерживало их практическое использование. Резкий прогресс энергетических параметров инжекционных лазеров (снижение пороговых токов при комнатной температуре более чем на порядок) связан с использованием полупроводниковых гетероструктур.
Идея использования гетероструктур в полупроводниковой электронике была выдвинута уже на заре ее развития. Одни из самых важных теоретических изысканий были выполнены Г. Кремером, который ввел понятие квазиэлектрических и квазимагнитных полей в плавном гетеропереходе и предположил, что гетеропереходы могли бы иметь чрезвычайно высокую эффективность инжекции по сравнению с

-60 -40 -20 0 20 40 60 80
Температура, °С
(б)
I ' 1 —*—0.12 мВт —Д—0.24 мВт
—♦—0.36 мВт

1^. —*—

•60 -40 -20 0 20 40 60 80
Температура, °С
Рис. 10. Температурные зависимости отношения мощности излучения ТЕ- и ТМ-поляризаций для модулей с изотропным (а) и анизотропным (б) выходными световодами при различных уровнях выходной мощности.