Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 05_ДГС и РОДГС лазеры
.pdfВажное отличие РО ДГС лазера состоит в том, что профиль оптической моды зависит главным образом от толщины волноводного слоя (dSCH), тогда как активная область может быть сделана произвольно узкой.
+d / 2
∫ε2 ( y)dy
Γ(dSCH , d0 ) = |
−d / 2 |
≈ d0ε2 ( y0 ) |
+∞ |
||
|
∫ ε2 ( y)dy |
|
|
−∞ |
|
d0 – толщина активной области
y0 – положение активной области относительно профиля моды
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 5, стр. 21
Модовое усиление РО ДГС лазера:
GSCH |
= dg dn Γ(dSCH , d0 ) |
(J − e n d |
0 |
) ≈ dg dn |
ε2 ( y |
0 |
)(J − e n d |
0 |
) |
|||
mod |
e τ |
d0 |
τ |
0 |
e τ |
|
τ |
0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В отличие от ДГС лазера, дифференциальное усиление РО ДГС лазера не зависит от ширины активной области d0,
SCH |
|
|
βSCH ≡ dGmod |
= dg dn |
ε2 ( y0 ) |
dJ |
e τ |
|
Таким образом, ширина активной области РО ДГС лазера может быть снижена, приводя к соответствующему уменьшению плотности тока прозрачности без деградации дифференциального усиления.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 5, стр. 22
моды |
|
5 |
|
|
|
|
AlXGa1-XAs |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
эмиттер волновод |
||
Интенсивностьоптической |
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
|
|
|
80% |
0% |
|
в максимуме |
|
|
|
|
80% |
15% |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
30% |
0% |
||
3 |
|
|
|
|
30% |
15% |
||
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
|
|
||
1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|
||
|
|
0,1 |
|
|||||
|
|
|
Ширина волновода, мкм |
|
|
|||
Зависимость интенсивности моды от конструкции волновода РО ДГС лазера (λ=1 мкм).
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 5, стр. 23
Наибольшее значение фактора оптического ограничения в симметричном волноводе достигается при помещении активной области в середину волноводного слоя.
Вобласти широких волноводов (dk0>>1)
Γ≈2 d0/dSCH
Вобласти узких волноводов (dk0<<1)
Γ≈d0k02dSCH/2
(k0=2π/λ)
Оптимальная ширина волновода
dSCHmax≈λ/[π(n22-n12)1/2]
(чем выше оптический контраст, тем уже оптимальная ширина волновода)
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 5, стр. 24
Таким образом, уменьшение ширины активной области приводит к снижению плотности тока прозрачности, тогда как дифференциальное усиление остается неизменным. Может показаться, что такая тенденция сохраняется вплоть до сколь угодно малой ширины активной области.
Это привело к стремлению максимально сузить активную область лазера. Однако, при сужении размеров активной области ниже некоторых пределов, начинают сказываться квантово-размерные эффекты, которые модифицируют вид зависимости усиление-ток.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 5, стр. 25