Лазер на двойном гетеропереходе
В полупроводниковых лазерах обычно применяют структуру с двойным гетеропереходом.
Монокристаллы AlxGa1-xAs(p)-GaAs- AlxGa1-xAs(n) имеют почти идеальное совпадение размеров элементарной ячейки вплоть до х=0,4. Это позволяет создавать идеальный переход между структурами, размеры переходной области составляют несколько элементарных ячеек. Для приведенной структуры при х=0,3 активная область представляет собой слой GaAs толщиной 0,1-0,3 мкм. Пороговая плотность тока уменьшается с 105 А/см2 до 103 А/см2.
Уменьшение пороговой плотности тока происходит благодаря действию трех факторов: 1) Показатель преломления GaAs (n1≈3,6) значительно больше показателя преломления Al0,3Ga0,7As (n2≈3,4), что приводит к образованию оптической волноводной структуры (рис.). Лазерный пучок будет теперь сосредоточен практически полностью в слое GaAs, т.е. в области, в которой имеется усиление (см. рис.). 2) Ширина запрещенной зоны Eg1 в GaAs (1,5 эВ) значительно меньше, чем ширина запрещенной зоны Eg2 в Al0,3Ga0,7As (1,8 эВ). Поэтому на обоих переходах образуются энергетические барьеры, которые эффективно удерживают инжектированные электроны и дырки в активном слое. Таким образом, для данной плотности тока концентрация электронов и дырок в активном слое возрастает, а значит ,увеличивается усиление. 3) Поскольку Eg2 значительно больше, чем Eg1, лазерный пучок с частотой ν≈ Eg1/h почти не поглощается Al0,3Ga0,7As. Поэтому крылья поперечного профиля пучка, заходящие в p- и n-области, не испытывают там сильного поглощения.