Полупроводниковый лазер с продольной электронной накачкой Советский патент 1992 года по МПК H01S5/32 

Хладопровод может быть выполнен в виде широкозонного слоя. Работа лазера с продольной накачкой злектронным пучком осуществляется следующим образом. Электронный пучок падает на поверхность активного злемента со стороны узкозонного слоя и возбуждает активную область, размеры которой ограничены толщиной узкозонного слоя и диаметром элек тронного пучка. При взаимодействии электронного пучка с веществом происходит преобразование энергии электронного пучка в энергию оптического возбуждения. Генерируемое излучение имеет длину волны, соответствующую ширине запрещенной зоны узкозонного полупроводникового материала. Проходя через пассивную область, состоящую из широкозонного материала, практически без поглощения, генерируемое излучение выходит в направлении электронного пучка. Активную область можно легко сделать равной глубине проникновения электронов, исключив практически полностью потери излучения в пассивной части. Общую толщину структуры, т.е. длину резонатора, можно значительно увеличить, что при водит к улучшению направленности излучения. Как известно, направленность излучения непосредственно связана с дифракционными потерями и достигает своего дифракционного предела, когда дифракционные потери (5 становятся сравнимы с потерями из-за излучения через зеркала резонатора и начинают существенно влиять на порог генерации, т.е. когда б 1 - VR 1 R 2 С учетом выражения для дифракционных потерь d 0,207 (--) получаем условие (1), определяющее величину максимальной длины резонатора, при которой диаграмма направленности наилучшая, а дифракционные потери еще находятся в допустимых пределах (не более 10-12%). Превышение этой величины 1уже будет приводить к существенному росту дифракционных потерь, увеличению порога генерации и снижению КПД и мощности. Гетероструктуру для активного элемента лазера, генерирующего на длине волны 650 нм (при 77 К), изготавливают методом газотранспортного переноса в хлоридногидридной эпитаксиальной системе. Для этого на подложку монокристаллического фосфида галлия (GaP) осаждают эпитаксиальную пленку твердого раствора GaASo.65 Ро.35. Толщина подложки составляет 1 мм, толщина эпитаксиального слоя равна 6 мкм. На внешнюю поверхность эпитаксиального слоя напыляют глухое зеркало из Si02 толщиной 110-140 нм и Ад толщиной 0,1-0,2 мкм. На внешнюю сторону подложки напыляют полупрозрачное диэлектрическое зеркало из 7-9 слоев SlOa и ТЮа толщиной 170 нм. Использование активного элемента на основе гетероструктуры для лазера с продольной электронной накачкой позволяет существенно снизить пороговые токи генерации, увеличить мощность и КПД при достаточно хорошей направленности излучения.

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР С ПРОДОЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ НАКАЧКОЙ, включающий устройство возбуждения, активный элемент с нанесенными на него зеркалами и хладопровод, отличающийся тем, что, с целью уменьшения порогового тока генерации, увеличения мощности и КПД, активный элемент лазера выполнен из полупроводниковой гетеростИзобретение относится к полупроводниковому приборостроению и может быть использовано для изготовления полупроводниковых лазеров с продольной накачкой электронным пучком, Целью изобретения является уменьшение порогового тока генерации,увеличение мощности излучения и КПД лазера. Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом лазере с продольной электронной накачкой, включающем устройство возбуждения, активный элемент с нанесенными на негозеркалами и хладопровод, активный элемент лазера выполнен из полупроводниковой гетероструктуры, состоящей по крайней мере из одного узкозонного и одного широкозонного слоев, руктуры, состоящей по крайней мере из одного узкозонного и одного широкозонного слоев, причем толщина узкозонного слоя не более глубины проникновения электронов в материал активного элемента, а суммарная толщины узкозонного и широкозонного слоев удовлетворяет условию 4/lL 0,207( f- 1- |RiR2; где А- длина волны возбуждаемого излуче- : ния; L - суммарная толщина узкозонного и : щирокозонного слоев: d - диаметр области возбуждения: RI и R2 - коэффициенты отражения зеркал резонатора. сл 2. Лазер поп. 1, отличающийся тем, что хладопровод выполнен в виде шис рокозонного слоя. причем толщина узкозонного слоя не более глубины проникновения электронов в матеО риал активного элемента, а суммарная толСА) 4 СЛ О щина узкозонного и щирокозонного слоев удовлетворяет условию 0,207( )-V 1-VRiR2, (1) о где Я-длина волны возбуждаемого излучения: d - диаметр области возбуждения:; RI и R2 - коэффициенты отражения зеркал резонатора: L - суммарная толщина узкозонного и широкозонного слоев.