ИНЖЕКЦИОННЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 1996 года по МПК H01S3/18 

Изобретение относится к электронной технике, а именно, к конструкции инжекционного полупроводникового лазера с повышенной плотностью мощности (≥10⁶ Вт/см² и с ограниченной по размерам излучающей площадкой.

Целью настоящего изобретения является увеличение выходной мощности излучения и надежности работы за счет увеличения лучевой прочности граней, образующих зеркала резонатора.

Указанная цель достигается тем, что по крайней мере, одно интерференционное покрытие выполнено из монокристаллической эпитаксиальной пленки селенида цинка и расположенного между сколотой гранью и пленкой переходного слоя переменного состава из компонентов грани лазера и селенида цинка толщиной 0,1-0,3 толщины пленки.

Продольный разрез предложенной конструкции инжекционного лазера показан на чертеже, где 1 подложка из n ± GaAs, 2 слой первого эмиттера из N-Al_xGa_1-xAs, 3 активная область из Al_yGa_1-yAs, где у <х, 4 слой второго эмиттера из p-Al_xGa_l-xAs, 5 контактный слой из p⁺-GaAs, 6 широкозонная область Р-типа из Al_xGa_l-xAs, 7 - широкозонная область N-типа из Al_xGa_l-xAs, 8 омические контакты, 9 -монокристаллические, эпитаксиальные, интерференционные покрытия из селенида цинка, 10 переходный слой из компонентов грани лазера и селенида цинка (ZnSe),11 отражающее покрытие.

Примеры конкретного выполнения.

Исследование предложенной конструкции инжекционного лазера проводилось детально с использованием двойной гетероструктуры (ДГС) на основе GaAs- AIGaAS с длиной волны излучения λ = 0,78-0,85 мкм.. На пластинах с такими ДГС были сформированы лазерные элементы мезаполосковой конструкции с шириной мезы W-8мкм.

В таких лазерных элементах обеспечивалась высокая однородность излучающей области. Каждую из пластин с ДГС разделяли на лазерные элементы с одинаковой длиной резонатора. Затем элементы из каждой пластины случайным образом делили на 4 группы и на гранях их резонаторов выполняли покрытия, соответствующие конструкции прототипа и различные варианты покрытий монокристаллического эпитаксиального селенида цинка (параметры покрытий приведены в таблице). После этого, были проведены сравнительные измерения параметров изготовленных лазеров каждой из групп. В таблице приведены результаты измерения предельной мощности излучения каждой из групп лазеров с покрытиями.

Лазеры первой группы имели интерференционное покрытие с оптической толщиной λ/2,, которое не меняет коэффициент отражения выходной грани. В соответствии с этим предельная мощность таких лазеров не увеличивалась в сравнении с лазерами без покрытий. Лазеры второй группы имели на выходной грани интерференционное покрытое Si0₂ с оптической толщиной λ/4,, уменьшающее коэффициент отражения до 7,5% В этом случае, который соответствует выбранному прототипу, наблюдалось увеличение предельной мощности за счет просветления выходной грани в 1,8-1,9 раза.

Более эффективно использование конструкции с монокристаллическим, эпитаксиальным покрытием селенида цинка (группы 3, 4) с оптической толщиной λ/2 и λ и переходным слоем из компонентов ДГС и селенида цинка толщиной (0,2 ± 0,03) l/2 и (0,4 ± 0,03)λ/4,/2/ соответственно.

Приборы групп 3 и 4 имели превышение предельной мощности в 3,4 и 4,5 раза по отношению к лазерам без покрытий, Но в этом случае просветление выходной грани до 7% приводит к расширению спектра излучения лазера, что не позволяет использовать такие приборы в качестве одночастотных строго монохроматичных источников излучения. Если оптическая толщина покрытия селенида цинка равна l/2/22/4/2 и остальные параметры оптимальны, как в случае приборов группы 4, то можно получить достаточно большее увеличение предельной мощности излучения, а следовательно, и надежности приборов с такими покрытиями. Превышение предельной мощности излучения приборов группы 3 по отношению к лазерам без покрытий составило 3,4-3,5 раза и, что особенно важно, в этом случае не наблюдалось расширения спектра излучения лазеров.

Таким образом, приведенные примеры практического использования предложенной конструкции показывают, что использование предложенного покрытия граней резонатора является наиболее эффективным при создании лазеров с повышенной мощностью и узкой спектральной характеристики. Такие лазеры необходимы для голографических систем и систем записи и обработки информации. Использование предложенной конструкции в сочетании с известными отражающими и просветляющими покрытиями может быть эффективным в различных типах фазированных решеток инжекционных лазеров, применяемых для термопечати и накачки твердотельных лазеров. ТТТ1

Использование: электронная техника, а именно, конструкция инжекционного полупроводникового лазера с повышенной плотностью мощности (<$E>>=> 10<M^ >6<D> Вт/см<M^ >2<D>) и с ограниченной по размерам излучающей площадкой. Сущность изобретения: по крайней мере на одной из граней резонатора инжекционного лазера выполнено покрытие, состоящее из переходного слоя определенной толщины, примыкающего к основному материалу инжекционного лазера и слоя из селенида цинка. 1 табл. 1 ил.

Инжекционный лазер на основе арсенида галлия и твердых растворов, изопериодичных к арсениду галлия, включающий резонатор Фарби-Перо с зеркалами, образованными сколотыми гранями и интерференционными покрытиями на них, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности излучения и надежности работы за счет увеличения лучевой прочности граней, образующих зеркала резонатора, по крайней мере одно интерференционное покрытие выполнено из монокристаллической эпитаксиальной пленки селенида цинка и расположенного между сколотой гранью и пленкой переходного слоя переменного состава из компонентов грани лазера и селенида цинка толщиной 0,1 0,3 толщины пленки.