При выращивании столь сложных структур необходимо использовать целый комплекс калибровок ростового технологического оборудования, позволяющий выбрать оптимальные ростовые режимы. Особое внимание уделяется контролю состава твердых растворов и толщин слоев. Непосредственно перед ростом полной структуры выращивается несколько тестовых структур, позволяющих определить точность выбора режимов роста различных элементов лазера: активной области, брэгговских зеркал, определить точность задания положения резонанса Фабри-Перо лазера. После анализа тестовых структур и коррекции ростовых режимов выращивается полная структура. По возможности время от начала роста тестовых структур до начала роста полной структуры должно быть минимальным, тестовые структуры и полная структура должны выращиваться в течение одних суток. Как правило, толщина ЛВР структуры составляет 8-9мкм (см. таблицу 1). На рост полной лазерной структуры методом эпитаксии из металло-органических соединений затрачивается 5-6 часов, при использовании метода молекулярно-лучевой эпитаксии требуется около 12 часов для роста полной лазерной структуры.
Пост-ростовой технологический процесс является достаточно простым, он содержит стадии формирования меза-структур (жидкостное или плазменное травление), селективного окисления с целью создания оксидной апертуры лазера, пассивации и планеризации структуры (как правило с помощью фоточувствительного полиимида или циклотена), металлизации и формирования омических контактов.
Типичная ватт-амперная зависимость коммерческого ЛВР представлена на рис.6. Пороговый ток лазеров с оксидной апертурой 15-20мкм составляет 2¸4мА. Длина волны излучения находится в интервале 845¸855нм. Дифференциальная квантовая эффективность лазеров 20-30%, омическое сопротивление около 50 Ом. Рабочий ток лазера 10-15мА и рабочее напряжение 2-2.2В. Максимальная частота токовой модуляции излучения в коммерческих ЛВР достигает 4-5ГГц. Расходимость излучения ~10 градусов. Лазеры данного типа используются в качестве передающих устройств в локальных линиях связи со скоростью передачи данных выше 1Гбит/сек, они имеют и ряд других применений.
В рассмотренном выше ЛВР в качестве активной области используются GaAs квантовые ямы. Хорошо известно [1, 2], что напряженные квантовые ямы InGaAs c GaAs барьерами характеризуются значительно большим значением коэффициента квантового усиления, что позволяет разрабатывать на их основе значительно более эффективные лазерные излучатели. В следующих двух разделах представлены результаты разработок ЛВР на основе InGaAs квантовых ям, проведенных в ИФП СО РАН. Нами разработаны и исследованы два типа ЛВР. Первый тип лазеров (ЛВР-1) содержит три квантовые ямы InGaAs в активной области и его резонатор образован полупроводниковыми GaAs/AlGaAs брэгговскими отражателями, а также слоем Ti/Au. Параметры этого лазера оптимизированы с целью достижения высокого уровня внешней квантовой эффективности и больших значений выходной мощности. Второй тип лазеров (ЛВР-2) содержит одиночную InGaAs квантовую яму в активной области, и его резонатор образован полупроводниковым GaAs/AlAs брэгговским отражателем (выходное зеркало) и гибридным брэгговским отражателем на основе четвертьволновых слоев GaAs/AlGaO и слоя Ti/Au. Дизайн ЛВР-2 разработан с целью получения минимальных оптических потерь внутри резонатора и максимального значения добротности лазерного микрорезонатора. Параметры этого лазера оптимизированы для работы при криогенных температурах.
ГЕНЕРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛВР-1
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.