Раздел: Документация
0 ... 18 19 20 21 22 23 24 ... 60 микрометров; активный слой (GaAs) около 0,5 мкм; слой Al,Gai *As л-типа в несколько микрометров и над ними пластинка CaAs л-типа толщиной 150 мкм. Три средних слоя называют двойной гетерострук-турой. Когда через структуру полупроводникового лазера течет ток, возникает излучение, по мощности пропорциональное силе тока (естественное излучение). Но стоит току возрасти до некоторого порогового значения, мощность излучения резко увеличивается, а само излучение становится лазерным. Обычно пороговый ток составляет от единиц до сотен миллиампер, а мощность лазерного излучения, как правило, несколько десятков милливатт. Излучение почти всегда монохроматическое (одномодовое), а длина волны определяется свойствами материалов лазерной структуры. Изменяя силу тока, можно изменять выходную мощность лазера, что позволяет производить непосредственную модуляцию излучения. Модулирующие частоты могут достигать единиц гигагерц. Если плюс источника тока приложен к р-области, а минус — к л-области, то в р-область инжектируют дырки, а в л-область электроны, идущие по направлению к активному слою. Как показано на рис. 52, активный слой GaAs находится между слоями вещества Al;cGai *As, имеющего большую ширину запре-  Рис, 51, Полупроводниковый лазер 3 С. Гоида, Д. Сэко 65  ч 21 Рис. 52. Лазер с двойным гетеропереходом: а — структура; б-рекомбииация; в — распределение показателя преломления щеииой зоны. Поэтому по обе стороны активного слоя вблизи поверхности возникают потенциальные барьеры и почти все электроны и дырки рекомбини-руют в активном слое, излучая свет с длиной волны, практически соответствующей ширине запрещенной зоны (0,9 мкм). Из-за высокого показателя преломления активного слоя излучение не выходит в другие области структуры и усиливается в нем благодаря вынужденному излучению. Свет достигает плоскостей спайности (границ активного слоя) и, отражаясь от них, не выходит в другие слои структуры. Когда сопутствующая этому процессу добавка энергии становится выше потерь, возникает когерентное лазерное излучение. Длина волны лазерного излучения определяется материалом активного слоя. Например, активный слой из Alj,Gai j,As дает длину волны в пределах 0,6—0,9 мкм, InGai xAsi yPy — от видимого красного до 1,6 мкм, PbxSei-xTe — от 2 до 10 мкм при температуре жидкого азота. Полупроводниковый лазер ра- ботает как источник света в оптиковолоконной связи. Так как оптические волокна состоят из кварцевых нитей с минимальными потерями в области длин волн 1,0—1,6 мкм, то лучше всего применять лазеры с активным слоем из InGai-jAsi-yPy. Другое возможное применение полупроводникового лазера — источник света в оптическом адаптере. Здесь используют то, что свет по-разному отражается от разных бороздок, заключающих в себе информацию (изображение или звук). Что такое полосковый лазер? Полосковый лазер — это полупроводниковый лазер с выделенной в активном слое каким-либо способом полоской (областью), через которую проходит ток и где генерируется излучение (рис. 53, а, б). В обычных полупроводниковых лазерах возможна перестройка спектра и генерация в широком диапазоне за счет выбора компонентов р — л-перехода. Но из-за неоднородности структуры полупроводниковых соединений рабочая область может уменьшиться до очень малых размеров, что приводит к срыву генерации. В лазерах с полосковой структурой этого недостатка нет, а кроме того, требуется меньшая мощность для генерации излучения. Однако в полосковых лазерах (рис. 53, а, б) при усилении тока область его протекания расширяется по мере удаления от контакта (показано стрелками), что вызывает генерацию поперечных мод. Поперечные моды ие дают излучения и могут вызвать срывы генерации. Для обеспечения устойчивой генерации основных мод созданы различные виды полосковых лазеров. Все они разделяются по принципу работы волновода: усиление тока и рефракция. Примеры усиливающего волновода — волновод, полученный диффузией цинка в структуру полупроводникового лазера (рис. 53,6), и волновод, созданный повышением сопротивления областей структуры (заштрихованных, рис. 53, в) путем облучения их протонами. Усиливающий волновод можно создать также, окисляя поверхность наружного слоя и оставляя полосу для омиче- 3» 67 0 ... 18 19 20 21 22 23 24 ... 60
|
