Исследование гетероструктур в системе In-Ga-As-P и разработка на их основе перестраиваемого одномодового гетеролазера и мощного суперлюминесцентного диода : λ = 1.3-1.55 мкм

• Автор: Пихтин, Никита Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ведение
іава 1 Гетероструктуры в системе твердых растворов 1п-Сга-А8-1)
и приборы на их основе
1.1 Краткая характеристика системы ІпОаАвР/ІпР
1.2 Инжекционные гетеролазеры на основе квантоворазмерных двойных гетероструктур раздельного ограничения ІпСаАзР/ІпР
1.3 Мезаполосковая конструкция лазерных диодов на основе соединений ІпОаАвР/ІпР
1.4 Электрически перестраиваемые лазерные диоды ІпОаАзР/ІпР
1.5 Излучательные характеристики и особенности конструкции суперлюминесцентных диодов на
основе твердых растворов 1п-Са-А8-Р и АІ-ва-Аз
1.5.1 Принцип работы супер люминесцентного диода
1.5.2 Основные конструкции суперлюминесцентных диодов
1.5.3 Особенности ватт - амперных характеристик суперлюминесцентных диодов
1.6 Выводы по обзору литературы
іава 2 Экспериментальное и теоретическое исследование электрических и оптических свойств гетеролазеров на основе Гп-Оа-Аэ-Р гетероструктур вплоть до высоких уровней накачки
2.1 Экспериментальное и теоретическое исследование особенностей пороговых и мощностных характеристик
РО ДЕС ІпваАвР лазеров
2.2 Исследования особенностей спектральных
характеристик гетеролазеров на основе Ф-Оа-Аэ-Р
гетероструктур вплоть до высоких уровней накачки
шва 3 Перестраиваемый одномодовый ФОаАэРЛпР (А, = 1.55 мкм) гетеролазер, созданный на базе
двухсекционной мезаполосковой конструкции
3.1 Технологические особенности изготовления двухсекционного мезаполоскового Фабри-Перо
гетеролазера ФОаАэРЛпР (А = 1.55 мкм)
3.2 Теоретическая оценка возможного диапазона перестройки длины волны в двухсекционном
Фабри-Перо гетеролазере МлаАзРЛпР (А, = 1.55 мкм)
3.3 Исследование излучательных характеристик перестраиваемого двухсекционного мезаполоскового одномодового Фабри-Перо гетеролазера
ФСаАяРЛпР (А, = 1.55 мкм)
гава 4 Суперлюминесцентные диоды на основе Ф-Са-Ав-Р твердых
растворов, излучающие в диапазоне длин волн 1.3-1.55 мкм
4.1 Определение оптимальной конструкции суперлюминесцентных диодов ФОаАэРЛпР
4.1.1 Суперлюминесцентные диоды мезаполосковой конструкции с наклонным полосковым контактом
4.1.2 Суперлюминесцентные диоды двухсекционной мезаполосковой конструкции с наклонным полоском
4.2 Оптимизация параметров ФСаАзРЛпР гетероструктуры для суперлюминесцентных диодов и исследование их электрических и оптических характеристик
ключение
гтература
Введение
В последние годы полупроводниковые гетеролазеры находят все большее применение в различных областях науки и техники. Инжекционные гетеролазеры на основе твердых растворов 1пСтаАзР/1пР, излучающие в диапазоне длин волн 1300-1550 нм, являются оптимальными источниками излучения для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Квантоворазмерная двойная гетероструктура раздельного ограничения (КР РО ДГС) ФОиАбРЯпР позволяет получать надежные высокоэффективные лазерные диоды, обладающие низким пороговым током, высокой внутренней и внешней квантовой эффективностью и высокой выходной оптической мощностью. Однако для применений в лазерной спектроскопии, волоконно-оптических гироскопах, оптических системах со спектральным уплотнением необходимы диоды со специфическими выходными характеристиками, такими, как широкий спектр излучения, возможность перестройки длины волны. Это требует внесение изменений в конструкцию лазерного диода и оптимизацию параметров гетероструктуры для конкретного типа приборов. Несмотря на огромное число работ, посвященных исследованию и оптимизации параметров КР РО ДГС 1пОаАзР/1пР гетеролазеров, некоторые особенности электрических и оптических свойств гетероструктур в системе Ш-ва-Ав-Р твердых растворов остаются до настоящего времени недостаточно изученными.
В этой связи тема работы, направленная на изучение особенностей электрических и оптических свойств КР гетероструктур в системе 1п-Оа-Аэ-Р твердых растворов с целью создания на их основе мощного широкополосного суперлюминесцентного диода и перестраиваемого одномодового Фабри-Перо гетеролазера (X = 1.3 - 1.55 мкм), является ак туальной как с научной, так и с практической точек зрения.

оптической когерентной томографии, где СЛД видится наиболее подходящим источником. Оптическая когерентная томография сегодня рассматривается как база для нового поколения бесконтактных, безвредных тестовых приборов для многих применений в медицине, таких как офтальмология, дерматология, стоматология, эндоскопия и другие. Значительное увеличение выходной мощности СЛД может оказаться очень привлекательным для применения как источник в высокоскоростных многоканальных оптических линиях связи.
§ 1.5.1 Принцип работы суперлюминесцентного диода
Как известно, в обычных светодиодах излучательная рекомбинация обусловлена спонтанным испусканием света. Это спонтанное излучение вызывает последующие вынужденные излучательные переходы и тем самым усиливается. Усиление это невелико, поскольку излучение проходит через тонкую область рекомбинации в поперечном направлении. Для получения лазерного эффекта вынужденное излучение необходимо направить вдоль активного слоя и обеспечить отражение от концевых плоскостей, то есть обеспечить обратную связь. Однако было замечено, что усиление спонтанного излучения в такой конфигурации наблюдается и ниже порога возбуждения и при неотражающих торцевых плоскостях [49]. Усиленное и направленное таким образом излучение называется суперлюминесценцией. На этом эффекте и основана работа суперлюминесцентных диодов. Суперлюминесцентный диод - это лазерный диод без резонатора. Для достижения мощного суперлюминесцентного излучения необходимо высокое усиление в активной среде.
По своим параметрам СЛД занимает место между