12,6 Сурет. , кезінжегі лвр-2 ватт-амперлік сипаттамалары

Температураны дейін төмендеткенде кванттық күшею жолағының максимумы 916нм құрайды,ал лазердің толқын ұзындығының резонансты шамасы -918 нм құрайды.

12,7 суретте апературасы бар,әр түрлі температурадағы үш квантты шұңқыры бар лазердің ВАС-ы көрсетілген:

12,7 Сурет. Лвр-1 вольт-амперлік сипаттамалары:

1-250К,2-275К,3-300К кезінде

Наноэлектронды ЛВР-лазерлердің артықшылықтары:

• ЛВР резонаторының аз көлемі арқасында төменгі табалдырық және жұмыстық ток;

• лазерлік көздердің миниатюралығы;

• сәулеленудің аз жайылуы,үлкен симметриялық апертуралар арқасындағы сәулеленудің бағыттылығының симметриялық диаграммасы;

• ЛВР оптикалық талшыққа жоғарғы эффективті сәулеленуді енгізу.Лазердің сәулелену параметрлерінің талшықтың сандық апертураларымен сай келуінің арқасында болады;

• лазерлі резонатордың өте аз көлемінің арқасында өте жоғары токтық модуляция жиілігі;

• бірмодты жұмыс режимі ;

• ЛВР тең,яғни жолақты шалаөткізгішті лазерден 5есе аз;

• жоғарғы тездікті оптикалық жүйелер және ақпаратты өңдеу үшін керек,ЛВР көптеген элементтерінен сызғыштар мен матрицалар жасау;

• қуатты миниатюралық лазерлер жасау мүмкіндігі.

Наноэлектрлі лазерлердің кемшілігі ретінде технологиялық құрылғылардың жоғарғы бағасы және прецезионды және көпқабатты гетероструктураларды жасауда технологиялық процесстердің қиындығын жатқызуға болады.Бұндай структуралардың өсуі молекулярлы-сәулелік эпитаксия және металлоорганикалық байланыстардың эпитаксиясының заманауи технологияның қиын мәселесі болып табылады.

Лазерлі структураның қабаттарының саны жүздеген және кейде мыңдағаннан көп болуы мүмкін.

12.2.3.Оптикалық модуляторлар

Кванттық шыңыраудың құрылымы тек генерация үшін емес, зонааралық оптикалық жұтылу облысындағы жарықтық сәулеленудің модуляциясы үшін де қолданылады. Модуляция эффектісінің физикалық негізі ретінде келесі екі эксперименталды факторларды жатқыза аламыз:

• Кванттық шыңыраудың құрылымында біртекті шалаөткізгіштерге қарағанда экситонды жұтылудың қаттырақ және интенсивтілігі жоғарырақ желілері бақыланады, бірақ тек төмен емес , сонымен қатар бөлмелік температурада да бақыланады.

• Желінің спектралды орналасуы гетероқұрылымның қабаттарына перпендикуляр қатты электр өрісі әсер бергенде, білінердей ығысады.

Бұл факттар кейбір түсініктемелерді қажет етеді. Біріншісі кулондық өзарақозғалыс есебімен байланысқан электрон және кемтіктік- экситон түсінігімен байланысты. Бұл кезде электрон өткізгіш зонасында, ал кемтік – валенттік зонасында орналасады. Нәтижесінде электрон мен кемтіктің қозғалысы әсерінен, экситон заряд тасымалдамай шалаөткізгіштің көлемі бойынша қозғала алады.

Төменөлшемді кванттық құралымның потенциалдық шыңыраулары тек еркін электрондардың құрамын емес, және экситонды күйдегі байланысқан электрондардың құрамын өзгертеді.

Шредингер теңдеуінің негізіндегі есептеулер, квазиекіөлшемді экситонның үшөлшемдіден ,квантты шыңырауда экситонның байланысында энергияның өсуімен айырмашылық жасайтынын көрсетеді. Квантты-өлшемді құрылымда экситонды эффекттер қарапайым үлкен бейнелерге қарағанда жарығырақ көрінеді. Сондықтан бұндай құрылымды экситонды шыңдар жұтылу спектрінде бөлмелік температурада да бақыланыла алады. Сонымен, GaAs/AlGaAs материалдары жүйесіндегі 4,6нм қалыңдығы бар кванттық шыңырауларда бұндай шыңдар 500К-де де бақыланыла алады.

12.8-сурет.

Кванттық шыңыраудың энергетикалық спектрі:

a-электр өрісі болмаған жағдай; б-электр өрісі бар жағдай.

Екінші фактіні қарайтын болсақ, біртекті шалаөткізгіштерде электрондар мен кемтіктерді екі жаққа бөлу арқылы,электр өрісі экситондарды бұзатынын айтуға болады. Квантты шыңыраудың болуы экситон үшін , шыңыраудың қабырғалары электрон мен кемтіктің екі жаққа кетуіне мүмкіндік бермегендіктен,ешқандай кедергісіз жеткілікті қатты өрісті поперечный бағытта орналастыруға мүмкіндік береді. Сондықтан жұтылудың экситонды желісі өрісте жоғалмайды, нақты түрде жылжиды.

Бұл екі фактормен келісілген.

Біріншіден, өріс кванттық шыңыраудың формасын, төртбұрыштыдан трапециялық түрге айналдыру арқылы,12.8 суретте көрсетілгендей бұрмалайды.

Бұл кезде кванттық деңгейдің энергиясы E _N ^e өткізгіш зонадағыдай , E _N ^h валенттік зонадағыдай өзгереді, онымен қоса тыйым салынған зонаның эффектілік зонасы да өзгереді:

E _gЭФ = E_З + E ₁ ^e + E₁ ^h (12.2)

Екіншіден,экситонның E_ex энергия байланысы нөлге қаратылмаса да, еңгізілген өрістен тәуелді болады. Нәтижесінде экситонды желінің спектралды күйі Ѡ_ex

ħѠ_ex = E _gЭФ - E_ex (12.3)

E электр өрісінің кернеулігіне қатты тәуелді.

Жұтылу спектрінде экситонды желі қатты(резкий) болғандықтан, жарықтың α_П жұтылу коэффиценті осы желінің жиілігіне шамалас жиілігі , желінің күйі өзгеруі кезінде бұрмаланады. Бұл жарық модуляциясының эффектілігін еңгізілген электрлік өрістің әсерінен жоғарылатады. Квантты шыңыраудың негізіндегі оптикалық модуляторлар оптикалық информацияны жіберу жүйесінде кең қолданыс табады.