Лазеры с вертикальным резонатором на основе квантовых ям, страница 7

        На рис.14 представлена микрофотография фрагмента матрицы, содержащей 64 ЛВР с А»4мкм. Семейство ватт-амперных зависимостей этой матрицы приведено на рис.15. Элементы матрицы демонстрируют удовлетворительную однородность параметров. Значения порогового тока для элементов матрицы составляют I_th= 0.6±0.1мА, выходная мощность (при токе 3мА) P=1.2±0.2мВт и длина волны излучения элементов матрицы l=957.5±2.5нм.

ГЕНЕРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  ЛВР-2

       Структуры для ЛВР-2 выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии на n⁺(001) GaAs  подложках. Описание лазерной структуры приведено в таблице 3. Нижнее выходное зеркало лазера образовано 25 периодами l/4 слоев GaAs и AlAs, легированных Si до уровня  2·10¹⁸ см^-3. Через это зеркало осуществляется инжекция электронов в активную область. Верхнее зеркало лазера образовано 5 периодами l/4 нелегированных слоев GaAs и Al_0.95Ga_0.05O_x. Четвертьволновые слои Al_0.95Ga_0.05O_x образуются путем селективного окисления слоев Al_0.95Ga_0.05As, содержащихся в исходной структуре. Эффективность такого зеркала обусловлена большой разницей показателей преломления слоев GaAs и Al_0.95Ga_0.05O_x , которые на длине волны 980нм для этих слоев составляют n»3.5 и n»1.6, соответственно [1-3]. Верхнее зеркало заканчивается дополнительным 42нм нелегированным GaAs слоем, обеспечивающим согласование фаз света, и отражающим  металлическим покрытием Ti(2нм)/Au(120нм). Верхнее GaAs/Al_0.95Ga_0.05O_x зеркало является нелегированным и непроводящим, что снижает потери света, обусловленные поглощением на свободных носителях заряда. В данной конфигурации ЛВР осуществляется внутрирезонаторная инжекция дырок в активную область, для чего используются слои p-GaAs, расположенные под верхним зеркалом. Между зеркалами расположена область шириной 2l. Эта область включает в себя (по направлению от верхнего зеркала к нижнему) селективно легированные слои p-GaAs (262нм), используемые для инжекции дырок, слои p-Al_0.9Ga_0.1As(40нм), p-AlAs(10нм) p-Al_0.9Ga_0.1As(10нм), которые частично окисляются с целью формирования оксидной токовой и оптической апертура лазера, нелегированную квантовую яму In_0.2Ga_0.8As (8нм) и туннельно прозрачный слой n-AlAs (2нм), используемый для  эффективного токового ограничения в активной области [5]. Между слоем n-AlAs (2нм) и нижним зеркалом расположен слой n-GaAs (62нм), используемый для инжекции электронов в активную область. Конфигурация энергетических зон лазерной структуры при подаче на нее положительного смещения приведена на рис.16.

       На рис.17 представлены профиль показателя преломления и распределение квадрата амплитуды электрического поля световой волны для ЛВР-2. На вставке рисунка детально изображена область шириной 2l, расположенная между зеркалами лазера. Схема ЛВР-2 и микрофотография лазера представлены на рис.18. Апертура (А) ЛВР-2 задается AlGaO слоями, получаемыми в результате селективного окисления слоев p-Al_0.9Ga_0.1As(40нм), p-AlAs(10нм) p-Al_0.9Ga_0.1As(10нм). На рис.18а замкнутая штриховая линия обозначает положение оксидной апертуры лазера, находящейся под слоями металлизации и верхнего зеркала. Слой Ti/Au формирует дополнительный отражательный слой на поверхности верхнего GaAs/Al_0.95Ga_0.05O_x зеркала и также используется в качестве контакта к p-GaAs слою лазера. Характерные размеры лазерных мезаструктур приведены на рис.18а, параметр апертуры A варьировался в  интервале значений от 2 мкм до 12 мкм. Как и в случае ЛВР-1, излучение ЛВР-2 выводится через просветленную подложку  n-GaAs.