Рост Внутренних Оптических Потерь С Увеличением Тока Накачки И Выходная Мощность Лазеров На Квантовых Ямах

Abstract

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...

Модель управления конкуренцией замкнутых модовых структур в прямоугольных резонаторах большого размера на основе лазерных гетероструктур AlGaAs/InGaAs/GaAs

“…Воспользуемся предположениями: − характерное время захвата носителей заряда в квантовую яму [11] и время термализации носителей в квантовой яме гораздо меньше характерных времен изменения токов и концентраций [12];…”

Численное Моделирование Токовой Зависимости Спектров Излучения Мощных Импульсных Лазеров, Выполненных На Основе Двойных Гетероструктур Раздельного Ограничения

“…При расчете тока насыщения использовались значения потенциального барьера на интерфейсной границе с учетом данных работы [6]. Оценки показывают, что токовая эффективность изотипных гетеропереходов более чем в 2 раза выше для лазеров с меньшей эффективной глубиной квантовой ямы.…”

“…На пороге лазерной генерации значение двумерной концентрации дырок соответствует дву-мерной концентрации электронов в квантовой яме, поэтому значение P QW th с учетом данных работы [6] принималось равным 1.6 · 10 12 cm −2 . На рис.…”

Нарушение Локальной Электронейтральности В Квантовой Яме Полупроводникового Лазера С Асимметричными Барьерными Слоями

“…Подставив выражения (17), (20) (12), мы получаем следующее трансцендентное алгебраическое уравнение для нахождения n QW :…”

“…При расчетах в работе [9] учитывалась асимметрия между заполнением электронных и дырочных состояний, однако в то же время предполагалась локальная электронейтральность в КЯ, т. е. равенство друг другу двумерных концентраций электронов и дырок в КЯ. Однако, как было показано ранее [10][11][12][13], ввиду асимметрии между электронными и дырочными параметрами, даже в обычных лазерных структурах, не содержащих АБС, имеет место нарушение локальной электронейтральности в активной области. В лазерах с АБС, в дополнение к асимметрии между электронными и дырочными параметрами, имеет место асимn-cladding p-cladding hw Рис.…”