2. Лазеры с распределенной обратной связью (рос-лазеры), лазеры с распределенным брэговским отражением (рбо-лазеры).

Лазер с распределенной обратной связью (РОС) — инжекционный полупроводниковый лазер, обратная связь в котором создается за счет отражения световых волн от периодической решетки, создаваемой в активной среде.

Лазер с распределённым брэгговским отражателем, сокращённо РБО - лазер, где в качестве зеркал резонатора используется как минимум один распределённый брэгговский отражатель (РБО), находящийся вне активной среды (активного слоя).

РБО – это брэгговское зеркало (Брэгговская дифракция — явление сильного рассеяния волн на периодической решётке рассеивателей при определенных углах падения и длинах волн.), то есть светоотражающее устройство, основанное на брэгговском отражении в переодической структуре. В большинстве случаев, эффект от действия брэгговского зеркала подобен четвертьволновому многослойному диэлектрическому зеркалу, обеспечивающему максимальный уровень отражения для заданного числа слоёв.

Как правило, DBR-лазеры - это лазерные диоды, но этот термин также иногда применим к волоконным лазерам, содержащим брэгговскую решётку. Большинство твердотельных объёмных лазеров (solid-state bulk lasers) также используют в качестве лазерных - брэгговские зеркала. Тем не менее, такие лазеры нельзя называть DBR-лазерами.

DBR-лазер отличается от DFB-лазера, где в активную среду встроена только одна структура с распределённым отражателем.

Билет№12

1. Структура активных элементов полупроводниковых ис на мдп (моп) транзисторах: -структура мдп-транзистора (основной активный элемент ис).

Особенности элементов полупроводниковых ИС по сравнению с дискретными элементами. Методы изоляции элементов в полупроводниковых ИС.

2. Понятие активной среды; условия усиления оптического излучения в активной среде, коэффициент усиления. Резонаторы, их роль в работе лазеров.

Понятие активной среды - место где происходит действие. Для того чтобы система усиливала падающее электромагнитное поле на частоте

перехода необходимо обеспечить условие инверсной населенности

энергетических уровней, т.е. такое состояние системы, при

котором на верхнем уровне 2 находится большее число частиц, чем на нижнем уровне 1.

Вещество, в котором распределение частиц по энергетическим состояниям

не является равновесным и хотя бы для одной пары уровней энергии

осуществляется инверсия населенностей, называется АКТИВНОЙ СРЕДОЙ. В этом случае результирующая мощность становится положительной, что означает передачу энергии от системы частиц к электромагнитной волне, т.е. усиление этой волны. Инверсное состояние населенностей уровней не удовлетворяет распределению Больцмана и поэтому неустойчиво. Создание и поддержание в течение некоторого времени такого состояния рабочего вещества является одним из основных условий работы любого квантового прибора. Если в среду, находящуюся в инверсном состоянии, извне не поступает энергия, то с течением времени среда переходит в устойчивое, равновесное состояние, определяемое распределением Больцмана при данной температуре. Избыток энергии при таком переходе излучается или безызлучательно перераспределяется внутри системы.

Билет№13

1. Инжекционный ДГС-лазер. Важнейшие особенности гетеропереходов которые определяют их преимущества по сравнению с гомопереходами при создании инжекционных лазеров и светодиодов. основные выходные характеристики инжекционных лазеров.

Для работы лазера требуется, чтобы стимулированная фотонная рекомбинация преобладала над поглощением фотонов. Это соотношение зависит от населенности энергетических уровней в кристалле. В состоянии термодинамиче­ского равновесия число электронов в валентной зоне во много раз больше, чем в зоне проводимости, поэтому поглощение света пре­обладает над вынужденным излучением. Для преобладания сти­мулированной фотонной рекомбинации необходимо, чтобы кон­центрация электронов в зоне проводимости была выше их кон­центрации в валентной зоне. Такое состояние называют инверсной населенностью уровней. Поглощение фотонов в кристалле с ин­версной населенностью энергетических уровней мало, так как вблизи верхней границы валентной зоны отсутствуют электроны, которым фотон передает энергию при поглощении.

Отмеченные недостатки лазеров на гомопереходах устраняются, если в инжекционных лазерах используют гетеропереходы с р-i-n-структурой (или с р-п-п+, п-р-p+-структурой). В таком лазере средняя область состоит из полупроводника с меньшей шириной запрещенной зо­ны, а примыкающие к ней области – из полупроводников с боль­шей шириной запрещенной зоны. При прямом направлении напря­жения для р-п-перехода происходит инжекция электронов и ды­рок в среднюю область, где они рекомбинируют с излучением све­та. Инверсная населенность в гетеропереходах обеспечивается при высоком уровне инжекции носителей заряда в среднюю область с узкой запрещенной зоной, поэтому нет необходимости в сильном легировании. Пороговая плотность тока в гетеролазерах снижает­ся на порядок, а квантовый выход повышается с 2 – 3 до 70 %.