К настоящему времени разработано большое многообразие ЛВР, в которых используются различные типы активных областей, различные варианты брэгговских зеркал, различные схемы инжекции носителей заряда в активную область [1-4]. Общая схема ЛВР представлена на рис.1. Два брэгговских зеркала образуют резонатор лазера. Эти брэгговские зеркала, как правило, образованы полупроводниковыми четвертьволновыми слоями с чередующимися показателем преломления (например, l/4 слоями GaAs и l/4 слоями AlGaAs). Зеркала могут состоять и из диэлектрических l/4 слоев, они могут быть образованы и l/4 чередующимися слоями полупроводник – диэлектрик (например, l/4 слоями GaAs и l/4 слоями AlGaO). Между брэгговскими зеркалами лазера расположены полупроводниковые слои, содержащие активную область лазера. Активная область ЛВР содержит, как правило, одну или несколько полупроводниковых квантовых ям или один или несколько слоев полупроводниковых квантовых точек. С целью достижения высокой внутренней квантовой эффективности, активные области не легируются. В случае, если в лазере используются полупроводниковые брэгговские зеркала, инжекция носителей заряда в активную область может осуществляться непосредственно через зеркала, для чего в одном из зеркал (как правило, верхнем) используется p–тип легирования , в другом (нижнем) – n-тип легирования, и в целом лазер представляет собой p-i-n структуру. Если в лазере используются диэлектрические брэгговские зеркала, то в этом случае инжекция носителей заряда осуществляется «под зеркало» с использованием дополнительных контактных слоев. Такой вариант инжекции называется внутрирезонаторная инжекция.
Расстояние между брэгговскими зеркалами в ЛВР составляет обычно несколько l/2, в лазерах (в частности, в коммерческих ЛВР), где осуществляется инжекция носителей заряда через полупроводниковые зеркала, расстояние между зеркалами обычно составляет l. В лазерах с внутрирезонаторной инжекцией это расстояние приходится увеличивать до 2l, 2.5l, 3l…. с той целью, чтобы добиться приемлемых значений омического сопротивления контактных слоев.
Для большинства лазеров, в том числе полосковых полупроводниковых лазеров, длина резонатора определяется как расстояние между зеркалами. Для лазеров с вертикальным резонатором, где расстояние между зеркалами (несколько l/2), как правило, меньше толщины брэгговских зеркал, образующих резонатор, вводится понятие эффективной длины резонатора. Эффективная длина резонатора определяется как некоторый участок резонатора, в котором локализована большая часть энергии моды. За счет проникновения световой волны в зеркала, этот участок превышает расстояние между зеркалами, и эффективная длина резонатора в ЛВР обычно в несколько раз превышает расстояние между брэгговскими зеркалами ЛВР (см. рис. 4). Однако и с учетом этого обстоятельства, лазеры с вертикальным резонатором имеют наименьшую длину резонатора в сравнении с любыми другими лазерными источниками (характерное значение эффективной длины резонатора в ЛВР ~1мкм). Соответственно ЛВР характеризуются наибольшим межмодовым расстоянием, существенно превосходящим полосу усиления активной области лазера, что предопределяет одномодовый режим генерации лазера.
Апертура ЛВР также может задаваться различными способами [1-4]. В настоящее время широкое распространение получил технологический прием, позволяющий селективно окислять слои AlGaAs, в результате чего формируется слой стабильного окисла AlGaO, который и используется для создания токовых и оптических апертур ЛВР [2, 3]. Кольцо окисла AlGaO располагается непосредственно над активной областью ЛВР (рис.1) и формирует эффективную токовую и оптическую апертуру лазера, размеры которой могут варьироваться в необходимых пределах (от единиц мкм до десятков мкм). В некоторых конструкциях ЛВР используется две оксидных апертуры, одна из них располагается над активной областью, другая ниже активной области. Окисел AlGaO может использоваться не только в апертурных слоях лазера. В ряде ЛВР этот окисел используется как конструкционный материал для брэгговских зеркал. Использование AlGaO в брэгговских зеркалах существенно повышает эффективность зеркал за счет увеличения контраста показателей преломления четвертьволновых слоев.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.