Принцип действия инжекционного лазера.

И

Рис. 10

«Энергетическая диаграмма p-n перехода для вырожденных полупроводников»

злучение полупроводниками электромагнитных колебаний оптического диапазона является результатом рекомбинационных процессов носителей тока: электронов и дырок. Рекомбинация этих частиц сопровождается выделением энергии, равной по величине разности их энергетических состояний. В ряде случаев, эта энергия может выделяться в виде фотона. Излучение может наблюдаться при различных процессах рекомбинации. Это переход электронов:

а) из зоны проводимости в валентную зону или на локальные уровени акцепторов;

б) с локального уровня доноров в валентную зону;

в) между локальными уровнями доноров и акцепторов;

г) из экситонного состояния в валентную зону или на уровни примесей.

И

Рис.11

1 – p-слой; 2 – n-слой; 3 – p-n переход; 4 – отражающая поверхность; 5 – выводы.

нверснаянаселенность образуется вблизи р-n перехода при подаче на него внешнего напряжения U в прямом направлении (Рис.10). В результате уменьшения потенциального барьера, под воздействием внешней разности потенциалов, развивается процесс инжекции основных носителей, глубина проникновения которых ограничивается примыкающей к переходу областью. В этой области вследствие большой концентрации разноименно заряженных частиц и происходит основная масса актов рекомбинации с выделением фотонов, частота которых  = E_з/h.

Интенсивность актов рекомбинации и, следовательно, излучения зависит от величины тока, текущего через р-n переход. Генерация возникает при величинах токов, превышающих пороговое значение.

Устройство инжекционного лазера.

Устройство данного лазера показано на Рис.11. К металлической пластине припаян кристалл полупроводника. Чаще всего в инжекционных лазерах в качестве активного вещества используется арсенид галлия (GaAs).

Электронно-дырочный переход образуется методом диффузии в пластину GaAs n- типа атомов Zn (акцепторных атомов). Концентрации свободных носителей как в p-, так и в n- области высоки, и, следовательно, p-n переход создается на границе вырожденных полупроводников.

Внешняя поверхность p- слоя металлизируется и к ней, как и к металлической пластине – основанию, привариваются контактные выводы. Кристалл полупроводника с линейными размерами порядка десятых долей миллиметра имеет форму неправильной усеченной четырехгранной пирамиды. Две боковые грани параллельны, их поверхности отполированы. Во избежание оптического резонанса между двумя другими гранями они скошены под углом к основанию, а поверхности их оставлены необработанными.

На грани, образующие оптический резонатор, не наносят никакого покрытия для увеличения коэффициента отражения.

- 10-