Представлены результаты расчетов рабочих характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых ямах с учетом роста внутренних оптических потерь в волноводной области с увеличением тока накачки. Использовано условие глобальной электронейтральности в структуре, которое заключается в равенстве суммарного заряда электронов в активной и волноводной областях суммарному заряду дырок в этих двух областях. Получено хорошее согласие измеренной и рассчитанной ватт-амперных характеристик. DOI: 10.21883/FTP.2017.07.44661.8522 ВведениеПовышение оптической мощности планарных полу-проводниковых лазеров инфракрасного диапазона с на-норазмерной активной областью все еще остается ак-туальной задачей, несмотря на достигнутые в этой об-ласти успехи. Одной из причин ограничения мощности является возрастание внутренних оптических потерь в лазерной структуре при увеличении тока накачки. Эта проблема исследовалась в различных работах. В част-ности, в работах [1-6] теоретически изучалось влияние роста внутренних оптических потерь с увеличением тока накачки на рабочие характеристики лазеров с квантово-размерными активными областями. Нами недавно были выполнены экспериментальные исследования этой проб-лемы в лазерных структурах с длиной волны излучения ∼ 1 мкм [7][8][9][10]. В работе [9] была разработана специ-альная методика измерения коэффициента поглощения в слоях полупроводникового лазера при импульсной токовой накачке.В современных полупроводниковых лазерах низкораз-мерная активная область окружена более широкозонным объемным материалом -волноводной областью (об-ластью оптического ограничения -optical confinement layer, OCL). Инжектированные из эмиттеров электроны и дырки сначала попадают в волноводную область, а далее с конечной скоростью захватываются в активную область [11]. Таким образом, захват носителей из волно-водной области лазера в активную область не является мгновенным процессом.При расчетах характеристик полупроводниковых ла-зеров, начиная со времен использования объемных (трехмерных) активных областей, принято считать, что концентрации электронов и дырок в активной обла-сти равны друг другу [12], т. е. в активной области имеет место локальная электронейтральность. Усло-вие локальной электронейтральности может перестать быть справедливым для квантово-размерных активных областей -концентрации носителей в активной об-ласти могут сильно различаться [13]. Таким образом, при расчетах характеристик полупроводниковых лазеров является более обоснованным использование условия глобальной электронейтральности, которое заключается в равенстве суммарного заряда электронов в активной и волноводной областях суммарному заряду дырок в этих двух областях [14,15].В настоящей работе мы изучаем влияние роста внут-ренних оптических потерь в волноводной области при увеличении тока накачки на характеристики полупро-водниковых лазеров с квантовыми ямами (КЯ). Мы используем здесь условие глобальной электронейтраль-ности и учитываем немгновенность захвата носителей в квантовые ямы. В [1-3] для построения аналитической модели использовалось услов...

Operating characteristics of semiconductor quantum well (QW) lasers are theoretically studied in terms of the thickness of the waveguide region [optical confinement layer (OCL)]. We calculate the maximum modal gain, optical confinement factor (in QW, OCL, and cladding layers), threshold current density, electron and hole densities (in QW and OCL), internal optical loss (in QW, OCL, and cladding layers), internal differential quantum efficiency, stimulated and spontaneous recombination currents, and output optical power of the laser as functions of the OCL thickness. It is shown that up to the pump current density 50 kA/cm2 the output power of the considered lasers depends only slightly on the OCL thickness in the range of thicknesses 1.5–2.8 m. This result is important for designing high brightness lasers as broadened waveguides are used in such lasers to attain low beam divergence. At high pump current densities, the output power is shown to have a maximum as a function of the OCL thickness.