WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

«National Academy of Sciences of Belarus Stepanov Institute of Physics, National Academy of Sciences of Belarus Ioffe Physico-Technical Institute, Russian Academy of Sciences 9-й Белорусско-Российский семинар ...»

-- [ Страница 1 ] --

Национальная академия наук Беларуси

Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

National Academy of Sciences of Belarus

Stepanov Institute of Physics, National Academy of Sciences of Belarus

Ioffe Physico-Technical Institute, Russian Academy of Sciences

9-й Белорусско-Российский семинар

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ И СИСТЕМЫ

НА ИХ ОСНОВЕ

9 th Belarusian-Russian Workshop

SEMICONDUCTOR LASERS AND SYSTEMS

28–31 May 2013 Minsk, Belarus

СБОРНИК СТАТЕЙ

BOOK OF PAPERS

Минск Сборник статей 9-го Белорусско-Российского семинара

“ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ И СИСТЕМЫ НА ИХ ОСНОВЕ”

Book of Papers of the 9th Belarussian-Russian Workshop

“SEMICONDUCTOR LASERS AND SYSTEM”

Редакторы: И. В. Дулевич, Г. П. Яблонский Editors: I. V. Dulevich, G. P. Yablonskii Фото на обложке показывает вид Могилевской Ратуши.

Территория Могилева заселена в раннем железном веке (V в.). В начале XIII в.

Могилев, вероятно, был центром феодального поселения, мог выполнять и функции крепости. Впервые в письменных источниках Могилев упоминается в XIV в. Начиная с XIV в., Могилев входил в состав Великого княжества Литовского.

28 января 1577 г. Могилёв получил право на самоуправление — Магдебургское право. Его обретение было большим достижением: оно не только свидетельствовало об экономической мощи Могилева, но и способствовало его скорейшему развитию в конце XVI — начале XVII вв., освободило горожан от феодального и чиновничьего самоуправства. С предоставлением Магдебургского права Могилёву разрешили построить Ратушу, ему был пожалован герб, город получил право на две ярмарки в год.

Строительство Ратуши началось в 1578 г. Так как изначально Ратуша была деревянной, она неоднократно сгорала до основания и ее местонахождение менялось.

В сентябре 1679 г. горожане приступили к строительству каменной Ратуши, основной корпус которой был построен к 1681 г., а полностью строительство завершено в 1698 г.

Здание было крыто черепицей, имело два крыльца (большое и малое), над которыми размещались позолоченные флюгера. Высота восьмигранной пятиярусной башни со шпилем равнялась 46 метрам.

Во время Великой Отечественной войны ратуша была сильно повреждена и окончательно разрушена в послевоенные годы, но в 2008 г. восстановлена с максимальным приближением к эпохе Магдебургского права XVII—XVIII вв.

ISSN 2074-207X @ Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, Программный комитет Ж. И. Алферов (С.-Петербург, Россия) А. А. Афоненко (Минск, Беларусь) В. В. Безотосный (Москва, Россия) Л. И. Буров (Минск, Беларусь) А. Л. Гурский (Минск, Беларусь) В. П. Дураев (Москва, Россия) М. М. Зверев (Москва, Россия) С. В. Иванов (С.-Петербург, Россия) В. В. Кабанов (Минск, Беларусь) Н. С. Казак (Минск, Беларусь) В. И. Козловский (Москва, Россия) В. К. Кононенко (Минск, Беларусь) П. С. Копьев (С.-Петербург, Россия) Н. В. Кулешов (Минск, Беларусь) Е. В. Луценко (Минск, Беларусь) С. А. Малышев (Минск, Беларусь) Г. Т. Микаелян (Саратов, Россия) А. И. Надеждинский (Москва, Россия) Председатель Оргкомитета: Г. П. Яблонский Заместитель Г. И. Рябцев, [email protected], +375-17- Cекретарь cеминара:

Л. Е. Кратько, e-mail: [email protected], +375 17 2949026.

Адрес: Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси, просп. Независимости, 68, 220072 Минск, Беларусь Web-адрес Семинара: http://www.semiconductor-lasers-and-systems.by/ru Organizing Committee Chair G. P. Yablonskii Deputy G. I. Ryabtsev, [email protected], +375-17- Workshop secretary:

L. E. Kratko, e-mail: [email protected].

Address: Stepanov Institute of Physics, National Academy of Sciences of Belarus, Independence Ave., 68, 220072 Minsk, Belarus Workshop web-address: http://www.semiconductor-lasers-and-systems.by/ru

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЛАЗЕРЫ И

СИСТЕМЫ НА ИХ ОСНОВЕ

И. С. Тарасов, В. В. Золотарев, Н. А. Пихтин, А. А. Подоскин, С. О. Слипченко.

Непрерывные и импульсные мощные полупроводниковые лазеры …………………….. А. А. Мармалюк, Т. А. Багаев, П. В. Горлачук, М. А. Ладугин, А. С. Мешков, Ю. Л. Рябоштан, А. И. Данилов, Е. И. Лебедева, С. М. Сапожников, В. И. Романцевич, В. Д. Курносов, А. В. Иванов, В. В. Кричевский, М. В. Зверков, В. П. Коняев, В. А. Симаков. Функционально-интегрированные полупроводниковые излучатели … В. В. Безотосный, В. А. Олещенко, Е. Е. Ашкинази, В. Ф. Певцов, В. И. Коваленко, В. Г. Ральченко, А. Ф. Попович, В. И. Конов, Ю. М. Попов, О. Н. Крохин, Е. А. Чешев. Мощные непрерывные лазерные диоды в спектральном диапазоне вблизи 975 нм с ресурсной мощностью 10 Вт и полным к.п.д. до 65 % на теплоотводящих элементах типа С-маунт ……………………………………………………………. С. М. Некоркин, М. В. Карзанова, О. В. Вихрова, Н. В. Дикарева, А. А. Бирюков, В. Г. Шенгуров, С. А. Денисов, С. А. Матвеев, А. А. Дубинов, В. Я. Алешкин, К. Е. Кудрявцев. Лазерная структура GaAs/AlGaAs на подложке Ge/Si ………………. В. П. Коняев, А. И. Данилов, Т. А. Багаев, М. А. Ладугин, Е. И. Лебедева, А. А. Мармалюк, А. М. Морозюк, А. А. Падалица, Е. И. Попов, С. М. Сапожников, В. А. Симаков. Разработка многоспектральных полупроводниковых излучателей для В. Я. Алешкин, Н. В. Дикарева, А. А. Дубинов, Б. Н. Звонков, М. В. Карзанова, К. Е. Кудрявцев, С. М. Некоркин, А. Н. Яблонский. Волноводный эффект квантовых ям InGaAs и GaAsSb в лазерах на основе GaAs и InP ……………………………….. А. А. Дубинов. ДГС-лазер зеленого диапазона длин волн на основе AlGaInP/GaAs З. Н. Соколова, И. С. Тарасов, Л. В. Асрян. Влияние нарушения электронейтральности в квантовых ямах на пороговый ток полупроводникового лазера ……………….. Б. Ф. Кунцевич, В. К. Кононенко. Амплитудно-отстроечные характеристики квантоворазмерных гетеролазеров с учетом поляризационных факторов ……………………... Д. В. Ушаков, А. А. Афоненко, В. Я. Алешкин. Влияние количества квантовых ям на эффективность генерации в лазерной структуре Ga0.8In0.2As/GaAs/GaInP …………... Л. И. Буров, А. С. Горбацевич, М. Джадан, Е. С. Соколов. Спектральные и статистические характеристики полупроводниковых лазеров в области поляризационной Н. А. Малеев, В. М. Устинов. Пространственно-одномодовые температурно-стабильные быстродействующие вертикально-излучающие лазеры в системе материалов А. Л. Тер-Мартиросян, C. А. Будишевский, В. П. Махнюк. Компактный импульсный твердотельный лазер с накачкой мощными лазерными диодами для технологических применений ……………………………………………………………………………. М. А. Бобров, С. А. Блохин, М. М. Павлов, А. Г. Кузьменков, А. П. Васильев, А. Г. Гладышев, Н. А. Малеев, В. М. Устинов. Динамические характеристики вертикально-излучающих лазеров с внутрирезонаторными контактами в спектральном Д. Д. Молотков, Н. В. Кондратюк, А. Л. Протасеня, Д. А. Гоман. Квазинепрерывный Nd:YAG-лазер с поперечной диодной накачкой и внутрирезонаторной генерацией второй гармоники ………………………………………………………………………... V. E. Kisel, A. S. Rudenkov, D. A. Homan, N. V. Kondratyuk, A. S. Yasukevich, N. V. Kuleshov, A. A. Pavlyuk. Diode-Pumped Actively Q-Switched Yb:KGd(WO4)2 Laser М. В. Богданович, А. В. Григорьев, В. В. Кабанов, О. Е. Костик, Е. В. Лебедок, В. В. Машко, А. Г. Рябцев, Г. И. Рябцев, Л. Л. Тепляшин, В. С. Титовец, М. А. Щемелев. Оптимизация параметров мощных твердотельных лазеров пикосекундной длительности с диодной накачкой ………………………………………………. А. А. Афоненко, C. А. Малышев, А. Л. Чиж. Анализ модуляционных и шумовых характеристик лазерных диодов с резонатором Фабри—Перо и распределенной обратной связью при внешней оптической синхронизации ………………………………... Ю. П. Яковлев, В. В. Шерстнев, Б. Е. Журтанов, М. П. Михайлова, Е. А. Гребенщикова, Д. А. Старостенко, А. В. Золотухин, Э. В. Иванов, Н. Д. Ильинская, О. Ю. Серебрянникова. Мощные светодиоды на основе узкозонных соединений АIIIВV в средней ИК области спектра (1.6—4.6 мкм) …………………………………….. В. Г. Сидоров, Н. М. Шмидт. Квантовый выход светодиодов …………………………. Е. В. Андреева, С. Н. Ильченко, Ю. О. Костин, М. А. Ладугин, П. И. Лапин, А. А. Мармалюк, С. Д. Якубович. Широкополосные суперлюминесцентные диоды на основе наногетероструктур с ультратонкими активными слоями ………………………. С. Н. Ильченко, Ю. О. Костин, С. Д. Якубович. Высокоэффективные суперлюминесцентные диоды с центральными длинами волн 1310 и 1550 нм ………………. В. И. Козловский, О. Г. Охотников. Полупроводниковый дисковый лазер с накачкой Н. А. Гамов, Е. В. Жданова, М. М. Зверев, С. В. Иванов, П. С. Копьев, Д. В. Перегудов, И. В. Седова, С. В. Сорокин, В. Б. Студенов. Импульсные лазеры на основе ZnSe-содержащих полупроводниковых гетероструктур с накачкой низкоэнергетичными электронами ………………………………………………………………………. Е. В. Жданова, М. М. Зверев, Д. В. Перегудов. Стойкость различных полупроводниковых материалов к разрушению при пространственно неоднородном энерговкладе Л. Е. Ли, А. С. Лавриков. Лазерная генерация микрокристаллитов ZnO при высоких В. А. Никитенко, С. М. Кокин. Способы усиления ультрафиолетовой люминесценции монокристаллов ZnO …………………………………………………………………... В. Н. Жмерик, Е. В. Луценко, Д. В. Нечаев, Н. В. Ржеуцкий, А. А. Ситникова, Д. А. Кириленко, В. В. Ратников, A. Alyamani, Г. П. Яблонский, C. В. Иванов.

Спонтанное упорядочение твердых растворов AlGaN с большим содержанием Al как метод снижения плотности прорастающих дислокаций в УФ лазерных гетероструктурах, выращенных молекулярно-пучковой эпитаксией …………………………………… С. В. Сорокин, С. В. Гронин, И. В. Седова, Г. В. Климко, С. В. Иванов.

Молекулярно-пучковая эпитаксия лазерных гетероструктур на основе сильнорассогласованных широкозонных соединений AIIBVI для оптической и электронной накачки С. В. Гронин, С. В. Сорокин, И. В. Седова, Г. В. Климко, С. В. Иванов. Лазерные гетероструктуры ZnMgSSe с квантовыми точками CdSe для желто-зеленых лазерных И. В. Седова, Е. В. Луценко, С. В. Сорокин, С. В. Гронин, Г. В. Климко, А. Г. Войнилович, Н. В. Ржеуцкий, Г. П. Яблонский, C. В. Иванов. Лазерный конвертер AIIBVI/AIIIN зеленого спектрального диапазона: возможность коммерческой А. В. Сахаров, А. Е. Николаев, В. В. Лундин, С. О. Усов, А. Ф. Цацульников.

Влияние InGaN/GaN-сверхрешетки на эффективность светодиодов видимого диапазона V. Z. Zubialevich, H. N. Li, S. N. Alam, P. J. Parbrook. Photoluminescence Efficiency of InAlN/AlGaN Multiple Quantum Well Heterostructures Emitting in Near UV ……………... С. П. Зимин, Е. С. Горлачев, В. В. Наумов, В. Ф. Гременок, Х. Г. Сейди, И. Н. Цырельчук. Особенности фотостимулированного окисления пленок Pb1xSnxTe при исследованиях методом комбинационного рассеяния света ………………………... Vu Doan Mien, Tran Quoc Tien, Tong Quang Cong, Pham Van Truong, V. V. Parashchuk. Preparation and Characterization of Fiber-Coupled 670 nm and 940 nm Ю. В. Трофимов, В. С. Поседько, Е. Ф. Острецов, Л. Н. Сурвило, В. В. Лещенко.

Формирование матричных фоторезисторных структур методом трафаретной печати... Ю. В. Трофимов, С. И. Лишик, П. П. Першукевич, В. И. Цвирко. Физико-математическая модель полого теплового радиатора для светодиодных уличных светильников.. Ю. В. Трофимов, В. И. Цвирко, В. С. Поседько, К. А. Кудрявцев, Е. В. Керножицкий.

Минимизация радужных теней от светодиодных источников света с различными Е. В. Луценко, Н. В. Ржеуцкий, В. Н. Павловский, Г. П. Яблонский, А. В. Данильчик, Д. В. Нечаев, A. А. Ситникова, В. В. Ратников, Я. В. Кузнецова, В. Н. Жмерик, С. В. Иванов. Спонтанное и стимулированное излучение гетероструктур AlGaN с одиночной квантовой ямой ……………………………………………… М. С. Леоненя, Е. В. Луценко, Н. В. Ржеуцкий, А. Г. Войнилович, В. Н. Павловcкий, Г. П. Яблонский. Случайная генерация в порошках полупроводниковых соединений А. Г. Войнилович, Е. В. Луценко, В. Н. Павловский, Г. П. Яблонский, С. В. Сорокин, И. В. Седова, С. В. Гронин, Г. В. Климко, С. В. Иванов. Лазерные характеристики гетероструктур с in situ термическим отжигом квантовых точек ZnCdSe/ZnSe ………... Т. В. Безъязычная, М. В. Богданович, В. М. Зеленковский, В. В. Кабанов, Д. М. Кабанов, В. С. Калинов, Е. В. Лебедок, А. Г. Рябцев, Г. И. Рябцев. Применение квантово-химических методов для исследования радиационных дефектов в активных слоях лазерных диодов и полупроводниковых фотоэлементов ………………… А. В. Данильчик, А. Г. Войнилович, Н. В. Ржеуцкий, М. С. Леоненя, В. Н. Павловский, Е. В. Луценко. Матрица светодиодов с принудительным охлаждением ……. А. Л. Уласевич, А. В. Горелик, А. А. Кузьмук, В. С. Старовойтов. Миниатюрная оптико-акустическая камера для детектирования газов с использованием диодного Э. М. Гутцайт, А. Л. Закгейм, Л. М. Коган, В. Э. Маслов, Н. П. Сощин, А. Э. Юнович.

Анализ спектральных характеристик светодиодных модулей для воспроизведения А. А. Рыжевич, С. В. Солоневич, Т. А. Железнякова. Возможность проведения приповерхностного лазерофореза излучением полупроводниковых лазеров …………... Vu Doan Mien, Tran Minh Van, Nguyen Van Hieu, Tran Quoc Tien, V. V. Parashchuk.

High Power Laser Diode Equipment Working in the Red and IR Spectral Regions for Д. А. Авчиник, М. В. Богданович, А. В. Григорьев, В. В. Кабанов, Е. В. Лебедок, К. В. Лепченков, А. Г. Рябцев, Г. И. Рябцев, А. П. Шкадаревич, А. С. Шушпанов, М. А. Щемелев. Воздействие тепловых факторов на работоспособность эрбиевого В. А. Горобец, В. В. Кабанов, Б. Ф. Кунцевич. Активно-импульсная лазерная система видения для транспортных средств в условиях ограниченной прозрачности В. В. Паращук, В. Г. Гуделев. Нелинейно-оптический метод управления пространственными характеристиками излучения диодных лазеров ………………………………... А. А. Рыжевич, С. В. Солоневич, Н. А. Хило, Н. С. Казак. Аподизация излучения полупроводникового лазера преобразователем на основе двуосного кристалла ………. К. И. Русаков, Ю. П. Ракович, А. А. Гладыщук, З. В. Русакова, С. В. Чугунов.

Оптимизация параметров лазерного нанопучка, формируемого диэлектрическими В. Н. Чижевский. Вибрационный резонанс в поляризационной динамике мультистабильного лазера с вертикальным резонатором …………………………………………… А. Н. Чумаков, А. М. Леонов, Н. А. Босак, П. В. Чекан, А. И. Бондарович, С. П. Сташкевич, С. М. Жук. Эффективные режимы и устройства лазерной маркировки и резки изделий ……………………………………………………………………….

В. С. Бураков, М. И. Неделько, М. М. Марданиан, Е. А. Невар, Н. В. Тарасенко.

Оптические свойства нанокристаллов CuInSe2, синтезированных методом электрического разряда в жидкости …………………………………………………………………... Н. М. Казючиц, Е. В. Наумчик, М. С. Русецкий, E. Gaubas, V. Kalendra, A. Jasiunas. Влияние примеси азота на импульсную фотопроводимость НРНТ-алмаза К. Б. Микитчук, А. Л. Чиж, C. А. Малышев. Обобщенная модель во временной области оптоэлектронного СВЧ-генератора на основе волоконно-оптических линий R. Saeidi, A. Moshaii, N. Sobhkhiz. Plasmonic Enhancement of Solar Photocatalytic Performance of TiO2 Nanotube Semiconductor Doped with Gold Nanoparticles …………… H. Izadneshan, V. F. Gremenok. In2S3 Thin Films Produced by Thermal Evaporation for V. F. Gremenok, V. V. Lazenka, I. N. Tsyrelchuk, A. Bakouie. Sn1–xPbxS Nanorods for В. В. Филиппов, А. В. Агашков. Фотовольтаические ячейки с планарным гетеропереходом: сравнение различных типов на основе плотности тока экситонов …………… В. А. Длугунович, А. В. Галыго, В. А. Ждановский, А. В. Исаевич, Е. В. Луценко, С. В. Никоненко, О. Б. Тарасова. Обеспечение единства измерений оптических характеристик твердотельных источников излучения в Республике Беларусь ……………

SEMICONDUCTOR LASERS AND SYSTEMS

I. S. Tarasov, V. V. Zolotarev, N. A. Pikhtin, A. A. Podoskin, S. O. Slipchenko. CW and А. А. Marmalyuk, Т. А. Bagaev, P. V. Gorlachuk, М. А. Ladugin, А. S. Мeshkov, Yu. L. Ryaboshtan, А. I. Danilov, Е. I. Lebedeva, S. М. Sapozhnikov, V. I. Romantsivich, V. D. Kurnosov, А. V. Ivanov, V. V. Krichevsky, М. V. Zverkov, V. P. Konyaev, V. А. Simakov. Functional-Integrated Semiconductor Emitters …………………………….. V. V. Bezotosnyy, V. A. Oleshenko, E. E. Ashkinazi, V. F. Pevtsov, V. I. Kovalenko, V. G. Ralchenko, A. F. Popovich, V. I. Konov, Yu. M. Popov, O. N. Krochin, E. A. Cheshev. High-Power CW Laser Diodes at 975 nm with 10 W Reliable Power and Total Efficiency up to 65 % at C-mount Heat Conducting Elements ………………………... S. M. Nekorkin, M. V. Karzanova, O. V. Vikhrova, N. V. Dikareva, A. A. Biryukov, V. G. Shengurov, S. A. Denisov, S. A. Matveev, A. A. Dubinov, V. Ya. Aleshkin, K. E. Kudryavtsev. GaAs/AlGaAs Laser Structure Grown on Ge/Si Substrate ……………. V. P. Konyaev, A. I. Danilov, Т. А. Bagaev, М. А. Ladugin, Е. I. Lebedeva, А. А. Marmalyuk, A. M. Morozyuk, A. A. Padalitsa, E. I. Popov, S. М. Sapozhnikov, V. А. Simakov. Development of the Multispectral Semiconductor Emitters for Pumping of V. Ya. Aleshkin, N. V. Dikareva, A. A. Dubinov, B. N. Zvonkov, M. V. Karzanova, K. E. Kudryavtsev, S. M. Nekorkin, A. N. Yablonskiy. Waveguide Effect of GaAsSb and InGaAs Quantum Wells in GaAs- and InP-Based Lasers ……………………………………. A. A. Dubinov. DHS Green Wavelength Range AlGaInP/GaAs-Based Laser ……………… Z. N. Sokolova, I. S. Tarasov, L. V. Asryan. Effect of Charge Neutrality Violation in Quantum Wells on the Threshold Current of a Semiconductor Laser ……………………….. B. F. Kuntsevich, V. K. Kononenko. Amplitude-Detuning Characteristics of QuantumWell Heterolasers Taking into Account Polarization Factors ………………………………... D. V. Ushakov, A. A. Afonenko, V. Ya. Aleshkin. Effect of the Number of Quantum Wells on the Lasing Efficiency of Ga0.8In0.2As/GaAs/GaInP Laser Structure ……………….. L. I. Burov, A. S. Gorbatsevich, M. Djadan, E. S. Sokolov. Spectral and Statistical Parameters of Semiconductor Lasers in Polarization Instability Region …………………….. N. А. Maleev, V. М. Ustinov. Single-Mode Temperature-Stable High-Speed VerticalCavity Surface-Emitting Lasers Based on AlInGaAs Heterostructures ……………………… A. L. Ter-Martirosyan, C. A. Budishevsky, V. P. Makhnyuk. The Compact Pulse SolidState Laser with Powerful Laser Diodes-Pumped for Technological Applications ………….. M. A. Bobrov, S. A. Blokhin, M. M. Pavlov, A. G. Kuzmenkov, A. P. Vasil’ev, A. G. Gladyshev, N. А. Maleev, V. М. Ustinov. Dynamic Characteristics of 850 nm-Range Intracavit-Contacted Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers ……………………………… D. D. Molotkov, N. V. Kondratyuk, A. L. Protasenya, D. A. Homan. Q-CW Diode Side Pumped Nd:YAG Laser with Intracavity Second Harmonic Generation ……………………. V. E. Kisel, A. S. Rudenkov, D. A. Homan, N. V. Kondratyuk, A. S. Yasukevich, N. V. Kuleshov, A. A. Pavlyuk. Diode-Pumped Actively Q-Switched Yb:KGd(WO4)2 Laser M. V. Bogdanovich, A. V. Grigor’ev, V. V. Kabanov, O. E. Kostik, Y. V. Lebiadok, V. V. Mashko, A. G. Ryabtsev, G. I. Ryabtsev, L. L. Teplyashin, U. S. Tsitavets, M. A. Shchemelev. Parameter Optimization of Powerful LD-Pumped Picosecond SolidState Lasers …………………………………………………………………………………… A. A. Afonenko, S. A. Malyshev, A. L. Chizh. Analysis of Modulation and Noise Characteristics of Fabry—Perot and Distributed Feedback Laser Diodes under External Optical Yu. P. Yakovlev, V. V. Sherstnev, B. E. Dzhurtanov, M. P. Mikhailova, E. A. Grebenshchikova, D. A. Starostenko, A. V. Zolotukhin, E. V. Ivanov, N. D. Il’inskaya, O. Yu. Serebrennikova. Powerful Light Emitting Diodes for the Mid-IR Spectral Range (1.6–4.6 m) Based on Narrow-Gap AIIIBV Compounds …………………………………….. V. G. Sidorov, N. M. Shmidt. Quantum Efficiency of Light-Emitting Diodes …………….. E. V. Andreeva, S. N. Il’chenko, Yu. O. Kostin, M. A. Ladugin, P. I. Lapin, A. A. Marmalyuk, S. D. Yakubovich. Broad-Band Superluminescent Diodes Based on SQW Heterostructures with Extremely Thin Active Layers …………………………………. S. N. Il’chenko, Yu. O. Kostin, S. D. Yakubovich. Highly Efficient Superluminescent Diodes with Central Wavelengths of 1310 nm and 1550 nm ………………………………… V. I. Kozlovsky, O. G. Okhotnikov. E-Beam Pumped Semiconductor Disk Laser ………... N. A. Gamov, E. V. Zhdanova, M. M. Zverev, S. V. Ivanov, P. S. Kop’ev, D. V. Peregoudov, I. V. Sedova, S. V. Sorokin, V. B. Studionov. Pulsed Lasers Based on ZnSe-Containing Semiconductor Heterostructures Pumped by Low-Energy Electrons …….. E. V. Zhdanova, M. M. Zverev, D. V. Peregoudov. Stability of Different Semiconductor Materials under the Destruction by Spatially Inhomogeneous Energy Input ………………… L. E. Li, A. S. Lavrikov. High-Temperature Lasing in Microcrystalline ZnO ……………… V. A. Nikitenko, S. M. Kokin. Ways of Increasing of the Ultraviolet Luminescence of ZnO V. N. Jmerik, E. V. Lutsenko, D. V. Nechaev, N. V. Rzheutskii, A. A. Sitnikowa, D. A. Kirilenko, V. V. Ratnikov, A. Alyamani, G. P. Yablonskii, S. V. Ivanov.

Spontaneous Ordering in Al-rich AlGaN Alloys as a Method of Reducing the Threading Dislocations Density in UV Laser Heterostructures Grown by Molecular Beam Epitaxy …... S. V. Sorokin, S. V. Gronin, I. V. Sedova, G. V. Klimko, S. V. Ivanov. Molecular Beam Epitaxy of Laser Heterostructures for Optical and E-Beam Pumping Based on HighMismatched АIIВVI Compounds ……………………………………………………………… S. V. Gronin, S. V. Sorokin, I. V. Sedova, G. V. Klimko, S. V. Ivanov. ZnMgSSe Laser Heterostructures with CdSe Quantum Dots for Yellow-Green АIIВVI/AIIIN Laser Converters I. V. Sedova, E. V. Lutsenko, S. V. Sorokin, S. V. Gronin, G. V. Klimko, A. G. Vainilovich, M. V. Rzheutski, G. P. Yablonskii, S. V. Ivanov. АIIВVI/AIIIN Laser Converter of a Green Spectral Range: Opportunity of Commercial Realization …………….. A. V. Sakharov, A. E. Nikolaev, W. V. Lundin, S. O. Usov, A. F. Tsatsul’nikov.

Influence of InGaN/GaN on Visible LEDs Efficiency ………………………………………. V. Z. Zubialevich, H. N. Li, S. N. Alam, P. J. Parbrook. Photoluminescence Efficiency of InAlN/AlGaN Multiple Quantum Well Heterostructures Emitting in Near UV ……………... S. P. Zimin, E. S. Gorlachev, V. V. Naumov, V. F. Gremenok, H. G. Seidi, I. N. Tsyrelchuk. Features of Photostimulated Oxidation of Pb1xSnxTe Films During Raman Spectroscopy Investigations ………………………………………………………… Vu Doan Mien, Tran Quoc Tien, Tong Quang Cong, Pham Van Truong, V. V. Parashchuk. Preparation and Characterization of Fiber-Coupled 670 nm and 940 nm Yu. V. Trofimov, V. S. Posedko, E. F. Ostretsov, L. N. Survilo, V. V. Leschenko. Matrix Photoresistor Structures Formation by Screen Printing Technique ………………………….. Yu. V. Trofimov, S. I. Lishik, P. P. Pershukevich, V. I. Tsvirka. The Physics and Mathematical Model of Hollow Heat Sink for LED Street Lights …………………………... Yu. V. Trofimov, V. I. Tsvirka, V. S. Posedko, K. A. Kudrautsau, Ye. V. Kernazhytski.

Minimization of Rainbow Shade from LED Sources with Different Emission Spectra ……... E. V. Lutsenko, M. V. Rzheutski, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii, A. V. Danilchyk, D. V. Nechaev, A. A. Sitnikova, V. V. Ratnikov, Ya. V. Kuznetsova, V. N. Jmerik, S. V. Ivanov. Spontaneous and Stimulated Emission in AlGaN Single Quantum Well M. S. Leanenia, E. V. Lutsenko, M. V. Rzheutski, A. G. Vainilovich, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii. Random Lasing in ZnSe and CdSe Semiconductor Powders …………….. A. G. Vainilovich, E. V. Lutsenko, V. N. Pavlovskii, G. P. Yablonskii, S. V. Sorokin, I. V. Sedova, S. V. Gronin, G. V. Klimko, S. V. Ivanov. Laser Characteristics of Heterostructures with in situ Thermal Annealed ZnCdSe/ZnSe Quantum Dots ……………... T. V. Bezyazychnaya, M. V. Bogdanovich, V. M. Zelenkovskii, V. V. Kabanov, D. M. Kabanau, V. S. Kalinov, Y. V. Lebiadok, A. G. Ryabtsev, G. I. Ryabtsev.

Quantum Chemistry Method Application to Investigation of Radiation Induced Defects in Laser Diode Active Layers and Semiconductor Photocells ………………………………….. A. V. Danilchyk, A. G. Vainilovich, M. V. Rzheutski, M. S. Leanenia, V. N. Pavlovskii, E. V. Lutsenko. Matrix of LEDs with forced cooling ……………………………………….. A. L. Ulasevich, A. V. Gorelik, A. A. Kouzmouk, V. S. Starovoitov. A Miniature Photoacoustic Cell for Gas Detection Using Near Infrared Laser Diode ……………………. E. M. Gutzeit, A. L. Zakgeym, L. M. Kogan, V. E. Maslov, N. P. Soschin, A. E. Yunovich.

Analysis of the Spectral Characteristics of the LED Modules for Playing Standard Lights …. A. A. Ryzhevich, S. V. Solonevich, T. A. Zheleznyakova. Possibility of Near-Surface Laser Phoresis by Semiconductor Lasers Radiation …………………………………………. Vu Doan Mien, Tran Minh Van, Nguyen Van Hieu, Tran Quoc Tien, V. V. Parashchuk.

High Power Laser Diode Equipment Working in the Red and IR Spectral Regions for D. A. Avchinik, M. V. Bogdanovich, A. V. Grigor’ev, V. V. Kabanov, Y. V. Lebiadok, K. V. Lepchenkov, A. G. Ryabtsev, G. I. Ryabtsev, A. P. Shkadarevich, A. S. Shushpanov, M. A. Shchemelev. Effect of Thermal Factors on Performance of LD-Pumped Erbium Laser V. A. Gorobets, V. V. Kabanov, B. F. Kuntsevich. Laser Active-Pulse Gating System of Vision for a Transport at a Limited Transparency of the Atmosphere ……………………….. V. V. Parashchuk, V. G. Gudelev. Nonlinear-Optical Method of Spatial Characteristics A. A. Ryzhevich, S. V. Solonevich, N. A. Khilo, N. S. Kazak. Apodization of Semiconductor Laser Radiation with a Convertor on the Base of Biaxial Crystal ……………………. K. I. Rusakov, Yu. P. Rakovich, A. A. Gladyshchuk, Z. V. Rusakova, S. V. Chugunov.

Optimization of Photonic Nanojet Generated by Dielectric Micro-Lenses ………………….. V. N. Chizhevsky. Vibrational Resonance in a Polarization Dynamics of a Multistable A. N. Chumakov, A. M. Leonov, N. A. Bosak, P. V. Chekan, A. I. Bondarovich, S. P. Stashkevich, S. M. Zhuk. Efficient Modes and Laser Devices for Marking and Cutting Products ……………………………………………………………………………… V. S. Burakov, M. I. Nedelko, M. M. Mardanian, A. A. Nevar, N. V. Tarasenko. Optical Properties of Nanocrystals CuInSe2 Synthesized by an Electrical Discharge in Liquid ……... N. M. Kazuchits, E. V. Naumchik, M. S. Rusetsky, E. Gaubas, V. Kalendra, A. Jasiunas. Effect of Nitrogen on the HPHT Diamond Pulse Photoconductivity ………….. K. B. Mikitchuk, A. L. Chizh, S. A. Malyshev. Generalized Time-Domain Model for Optoelectronic Oscillator Based on Fiber-Optic Delay Lines ………………………………... R. Saeidi, A. Moshaii, N. Sobhkhiz. Plasmonic Enhancement of Solar Photocatalytic Performance of TiO2 Nanotube Semiconductor Doped with Gold Nanoparticles …………… H. Izadneshan, V. F. Gremenok. In2S3 Thin Films Produced by Thermal Evaporation for V. F. Gremenok, V. V. Lazenka, I. N. Tsyrelchuk, A. Bakouie. Sn1–xPbxS Nanorods for V. V. Filippov, A. V. Agashkov. Photovoltaic Cells with a Planar Geterojunction:

Comparison of Different Types on the Basis of the Exciton Current ………………………... V. A. Dlugunovich, A. V. Galygo, V. A. Zhdanovskii, A. V. Isaevich, E. V. Lutsenko, S. V. Nikanenka, О. B. Tarasova. Ensuring the Measurements Uniformity of the Optical Characteristics of Solid-State Lighting in the Republic of Belarus ………………………….. Непрерывные и импульсные мощные полупроводниковые лазеры И. С. Тарасов, В. В. Золотарев, Н. А. Пихтин, А. А. Подоскин, С. О. Слипченко Санкт Петербург, Россия; e-mail: [email protected] Рассмотрены последние результаты исследований мощных полупроводниковых лазеров в непрерывном и импульсном режимах генерации. Продемонстрированы результаты оптимизации эпитаксиальной технологии и дизайна лазерных структур по достижению максимальной линейности ватт-амперной характеристики одиночных лазеров в непрерывном и импульсном режимах генерации. Приведены результаты новых разработок мощных полупроводниковых лазеров, интегрированных с активными и пассивными элементами. Рассмотрен новый тип высокочастотного модулятора мощного лазерного излучения. Показана возможность модуляции оптического сигнала малосигнальным переключением типа модового состава лазерного излучения. Установлено, что причинами, ограничивающими быстродействие, модулятора являются время накопления фотонов и изменения концентрации носителей заряда для выполнения пороговых условий в секциях управления модулятора. Рассмотрен полупроводниковый лазер, последовательно интегрированный с тиристором. Исследованы динамические характеристики, определяющие особенности включения импульса тока и лазерной генерации. Продемонстрирована возможность модуляции мощного оптического излучения (до 10 Вт) управляющим импульсом тока в n-базу тиристора.

Приведены результаты исследований мощных многомодовых полупроводниковых лазеров с поверхностной дифракционной брэгговской решеткой. Установлены требования к эпитаксиальной технологии лазерных гетероструктур и геометрическим параметрам поверхностной дифракционной брэгговской решетки, позволяющие достигать в лазерах оптическую мощность до 5 Вт с шириной спектра излучения 0.5 нм во всем диапазоне токов накачки в непрерывном режиме генерации.

Ключевые слова: лазерные гетероструктуры, ватт-амперные характеристики, внутренние оптические потери, срыв генерации, замкнутая мода, тиристор, дифракционная брэгговская решетка.

1. Непрерывные и импульсные мощные полупроводниковые лазеры В непрерывном режиме генерации причиной насыщения ватт-амперной характеристики является температурная делокализация носителей заряда в волноводные слои. Увеличение носителей заряда в волноводных слоях лазерной структуры приводит к росту внутренних оптических потерь и токовым утечкам в виде тока излучательной рекомбинации в волноводных слоях.

Рост внутренних оптических потерь вызывает снижение дифференциальной квантовой эффективности [1—3].

В импульсом режиме генерации при достижении некоторой плотности тока, наблюдается насыщение спектральной интенсивности излучения и расширение спектра генерации. Одновременно квазиуровень Ферми электронов достигает дна зоны проводимости волноводного слоя и концентрация носителей заряда в волноводных слоях начинает расти сверхлинейно, что ведет к токовым утечкам в виде излучательной рекомбинации в волноводных слоях [4—9].

Для увеличения линейности ватт-амперной характеристики полупроводниковых лазеров требуется увеличение энергетической глубины квантовой ямы активной области и количества квантовых ям. Это позволяет усилить температурную стабильность всех лазерных характеристик, снизить делокализацию носителей заряда в волноводные слои и уменьшить падение стимулированного квантового выхода.

В результате оптимизации лазерных структур и эпитаксиальных технологий созданы асимметричные InGaAs/AlGaAs/GaAs-гетероструктуры раздельного ограничения с длиной волны излучения ~ 1060 нм, внутренними оптическими потерями ~ 0.2 см–1, характеристическим параметром Т0 = 210 К. Одиночные многомодовые лазеры, изготовленные на их основе, сохраняли в непрерывном режиме генерации мощность оптического излучения >5 Вт до температуры 140 С и импульсную мощность оптического излучения до 150 Вт при комнатной температуре.

2. Полупроводниковый модулятор на основе внутрирезонаторных модовых переключений В полупроводниковых лазерах полосковой конструкции изменение модовой структуры излучения во время работы прибора является неуправляемым процессом и ведет к срыву генерации [10, 11]. Существуют условия, при которых возникают новые модовые структуры, захватывающие пассивные части кристалла [12]. Такие модовые структуры называются замкнутыми модами (ЗМ). Установлено, что включение ЗМ полностью подавляет генерацию модовых структур Фабри—Перо резонатора (ФПМ). Данный эффект лежит в основе нового типа модуляторов мощного лазерного излучения. В разработанном приборе изменение интенсивности выходной оптической мощности происходит за счет управляемого переключения между различными модовыми конфигурациями ЗМ и ФПМ.

Проведено моделирование динамики электрооптических характеристик. Исследованы различные режимы управления, переходные процессы для электронных и фотонных подсистем.

Показано, что причинами, ограничивающими быстродействие, являются время накопления фотонов и изменения концентрации носителей заряда для выполнения пороговых условий в секциях управления модулятора. Оптимизирована конструкции управляющих электродов модулятора, что позволило снизить компоненту тока управления, связанную с аннигиляцией фотогенерированных носителей заряда. В результате реализована возможность переключения модовых конфигураций при импульсных токах >20 А и показана возможность управляемого переключения оптической мощности 20 Вт с фронтом импульса 10 Вт.

Концепция создания мощного лазера-тиристора основана на интеграции тиристорного ключа последовательно в лазерную гетероструктуру раздельного ограничения, обеспечивающую генерацию мощного лазерного излучения. В этом случае управляющий тиристором ток дырок, инжектированных из p-эмиттера в n-эмиттер, в лазерных гетероструктурах стремится к нулю. Однако эффективная передача эмиттерного тока может быть обеспечена за счет поглощения генерируемого в слоях n-базы излучения [18]. В нашем случае это спонтанное излучение, генерируемое в активной области лазерной гетероструктуры.

Для эффективной оптической передачи тока p-эмиттера в p-базу n-p-n-транзистора оптимизирована гетероструктура по толщинам слоев и по совпадению спектров поглощения р-базы со спектром излучения активной области лазерной структуры. Для включения тиристора выбран способ управления импульсом прямого тока, пропускаемого через n-базу p-n-p-транзистора. Реализация управления осуществлена в конструкции лазера-тиристора, в которой полосок ограничен мезаканавками, на дне которых формировался омический контакт для подачи тока управления. В результате разработана гетероструктура и созданы экспериментальные образцы лазера-тиристора. Продемонстрирована возможность генерации импульсов мощного лазерного излучения, длительностью 100 нс, при амплитуде сигнала управления 100 мА.

Достигаемые значения импульсной мощности и импульсного тока составили 16 Вт и 30 А.

4. Мощные полупроводниковые лазеры с поверхностной дифракционной брэгговской решеткой Важное достоинство мощных полупроводниковых лазеров — КПД, превышающий 70 % [19]. Однако большая ширина спектра и температурная нестабильность длины волны излучения несколько ограничивают их внедрение.

Известен способ сужения и стабилизации спектра излучения одномодовых лазеров с помощью внутренней дифракционной брэгговской решетки (ДБР). Создание лазерных гетероструктур с расширенным волноводом и сверхнизкими внутренними оптическими потерями [20] позволило применить поверхностные дифракционные брэгговские решетки с большим периодом (>2 мкм) [21, 22].

Разработка мощных полупроводниковых лазеров с поверхностной ДБР потребовала решения следующих задач.

Определение требований к параметрам лазерной гетероструктуры и фотолитографическому шаблону ДБР для совмещения спектра усиления лазерной гетероструктуры и спектра отражения ДБР. Предложена методика определения состава твердого раствора активной области без существенного изменения эффективного показателя преломления волновода.

Определение требований к технологии и геометрическим параметрам ДБР. Установлено, что ширина клиновидно вытравленной области ДБР вблизи волновода должна быть меньше длины волны излучения. Удаление ДБР от волновода определялось по разработанной методике для обеспечения максимального коэффициента отражения ДБР.

Определение требований к дизайну гетероструктуры и толщине волноводного слоя для обеспечения максимального коэффициента отражения для излучения фундаментальной.

Достигнутый уровень технологии изготовления лазерной гетероструктуры с ДБР и её оптимизация позволили получить лазеры с коэффициентом отражения ДБР 65 %, с шириной спектра излучения 0.5 нм во всем диапазоне токов накачки и максимальную выходную мощность 5 Вт в непрерывном режиме.

1. М. А. Ладугин, А. В. Лютецкий. ФТП. 2010. Т. 44, № 10. С. 1417.

2. С. О. Слипченко, И. С. Шашкин, Л. С. Вавилова. ФТП. 2010. Т. 44. С. 688.

3. Н. А. Пихтин, С. О. Слипченко, И. С. Шашкин.ФТП, 2010. Т. 44. С. 1411.

4. Д. А. Винокуров, В. А. Капитонов, А. В. Лютецкий. Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. С. 47.

5. Д. А. Винокуров, В. А. Капитонов, А. В. Лютецкий. ФТП. 2007. Т. 41. С. 1003.

6. A. Pietrzak, P. Crump, R. Staske, Semicond. Sci. Technol. 2009. Vol. 24, No. 035020.

7. D. P. Bour, R. S. Geels, D. W. Treat, IEEE J. Quantum Electron. 1994. Vol. 30. P. 593.

8. A. Pietzak, P. Crump, R. Staske, H. Wenzel, Proc. CLEO/QELS, U.S., CMN2. 2008.

9. H. Wenzel, P. Crump, A. Pietrzak, Proc. 10th Int. Conf. NUSOD. 2009. P. 89—90.

10. А. Ю. Лешко, А. В. Лютецкий, Н. А. Пихтин, С. О. Слипченко. ФТП. 2002. T. 36. C. 1393.

11. G. I. Ryabtsev, T. V. Bezyazychnaya, M. V. Bogdanovich. Appl. Phys. B. 2008. Vol. 90 P. 471.

12. С. О. Слипченко, А. А. Подоскин, Д. А. Винокуров. ФТП. 2012. T. 45. C. 1431.

13. G. W. Taylor, J. G. Simmons, A. Y. Cho, R. S. Mand. J. Appl. Phys. 1986. Vol. 59, P. 596.

14. J. Cai, G.W. Taylor. IEEE Photonics Technol. Lett. 1999. Vol. 11. P. 1295.

15. G. W. Taylor, J. H. Cai. IEEE J. Quantum Electron. 2002. Vol. 38. P. 1242.

16. T.G. Kang. Opt. Express. 2008. Vol. 16. P. 14227.

17. B. C. Pile, Y. Zhang, J. Yao, G. W. Taylor. Proc. SPIE. 2011. Vol. 8164. P. 81640D.

18. A. Blicher. Thyristor Physics. Springer-Verlag, New York. 1976.

19. N. A. Pikhtin, S. O. Slipchenko et al. Electron. Lett. 2004. Vol. 40, No 22. P. 1413.

20. С. О. Слипченко, Д. А. Винокуров, Н. А. Пихтин. ФТП. 2004. T. 38. C. 1477.

21. J. Fricke, W. John et al. Sci. Technol. 2012. Vol. 27, No 5. P. 055 009.

22. В. В. Золотарев, А. Ю. Лешко, И. С. Тарасов и др. ФТП. 2013. T. 47. C. 110.

I. S. Tarasov, V. V. Zolotarev, N. A. Pikhtin, A. A. Podoskin, S. O. Slipchenko Ioffe Physical-Technical Institute, Russian Academy of Sciences, Recent results on high power semiconductor lasers investigated under continuous wave (CW) and pulse operation are considered. Optimization of epitaxial technology and laser heterostructure design aimed on attaining the most linear light-current characteristics of single emitters operated in CW and pulse regime are demonstrated. Results of new trends of high power semiconductor laser development based on its integration with passive and active elements are presented. New type of high frequency modulator of high power laser emission is considered. A possibility of optical signal modulation by low signal switching of different laser intracavity modes is shown. It is established, that the main factor limiting modulator operation speed is a photon accumulation time and charge carriers concentration change for threshold condition accomplishment in modulator control section. A new type of high power pulsed semiconductor lasers based on epitaxial integration of laser heterostructure into optically triggered thyristor heterostructure is proposed and realized. In that case a pulsed current source providing ultra high pump levels is fully integrated into single monolithic crystal of semiconductor laser. A developed approach provides nanosecond operation speed, high levels of switched optical power (more than 10 W) at low voltage power supply and also low signal control. Investigation results of high power multimode semiconductor lasers with surface diffraction Bragg grating are presented. Requirements to epitaxial technology of laser heterostructure and geometric parameters of surface diffraction Bragg grating allowing attaining CW optical power of 5W with lasing spectra width of 0.5 nm in the whole range of drive currents are established.

Keywords: laser heterostructures, light-current characteristics, internal optical loss, quenching of lasing, closed mode, thyristor, diffraction Bragg grating.

Функционально-интегрированные полупроводниковые излучатели А. А. Мармалюк, Т. А. Багаев, П. В. Горлачук, М. А. Ладугин, А. С. Мешков, Ю. Л. Рябоштан, А. И. Данилов, Е. И. Лебедева, С. М. Сапожников, В. И. Романцевич, В. Д. Курносов, А. В. Иванов, В. В. Кричевский, Представлены результаты исследования полупроводниковых излучателей на основе решеток лазерных диодов, составленных по различным функциональным признакам. Приведены параметры приборов в широком спектральном диапазоне 780—1600 нм, работающих в импульсном и квазинепрерывном режимах накачки. Показано, что использование эпитаксиально-интегрированных гетероструктур позволяет создавать лазерные излучатели с повышенной мощностью и яркостью. Исследована возможность создания многоспектральных лазерных излучателей. Обсуждены перспективы эпитаксиальной интеграции для создания нескольких функционально различных компонентов в рамках одного кристалла.

Ключевые слова: полупроводниковый лазер, решетка лазерных диодов, гетероструктура, эпитаксиальная интеграция.

Существует целый ряд задач современной науки и техники, для решения которых требуется создание полупроводниковых излучателей с выходными характеристиками, превосходящими возможности отдельных лазерных диодов (ЛД). Очевидным путем практической реализации таких приборов является создание интегрированных лазерных излучателей. В общем случае возможна интеграция ЛД с различными варьируемыми характеристиками или интеграция ЛД с электронными приборами, что значительно расширяет функциональные возможности таких излучателей.

Лазерные квантоворазмерные гетероструктуры (ГС) (Al,Ga,In)As/GaAs и (Al,Ga,In)As/InP формировались методом МОС-гидридной эпитаксии. Из полученных ГС изготавливались ЛД с 1000—2000 мкм. На грани резонатора наносились просветляющие и отражающие покрытия с R1 ~ 0.05 и R2 ~ 0.95. ЛД собирались в линейки и решетки ЛД (ЛЛД и РЛД) различных конструкций и изучались их выходные характеристики в импульсном (длительность импульсов 100 нс, частота повторения 10 кГц) и квазинепрерывном (длительность импульсов 200 мкс, частота повторения 20 Гц) режимах работы.

2. Решетки лазерных диодов Классический вариант использования интегральных излучателей — создание ЛЛД и РЛД для решения задачи повышения выходной мощности. Однако на этом пути возникает ряд особенностей, требующих учета при изготовлении приборов, особенно для излучателей спектрального диапазона 805—810 нм. До настоящего времени дискуссионным остается вопрос о выборе оптимальной конструкции ГС для этих применений. Считается, что среди возможных путей повышения выходной мощности ЛД один из самых перспективных — подход по использованию ГС с расширенным волноводом, в том числе на основе AlGaAs/GaAs, для рассматриваемого спектрального диапазона [1]. В данной работе экспериментально показано, что подход по снижению внутренних оптических потерь путем расширения волноводных слоев является эффективным инструментом повышения выходной мощности дискретных ЛД, как правило, работающих при высоких рабочих токах в условиях хорошего теплоотвода и стабилизации температуры. В рассматриваемом же случае ЛЛД и РЛД, когда рабочие токи отдельного излучателя заметно ниже и из-за близкого расположения излучающих областей тепловыделение существенно выше, а теплоотвод существенно затруднен, излучатели на основе ГС с расширенными волноводами не могут продемонстрировать свои преимущества. По-видимому, в этой ситуации более действенной конструкцией ГС для данного применения является геометрия с узким волноводом и глубокой КЯ [2]. Более низкие пороговые токи, последовательное и тепловое сопротивление, присущие ЛД с узким волноводом по сравнению с ЛД с расширенным волноводом, оказываются значимыми при использовании в составе мощных РЛД. Действительно, ЛЛД длиной 5 мм на основе узкого волновода с глубокой ямой достигали в квазинепрерывном режиме 200 Вт по сравнению со 170 Вт для ЛД на основе расширенного волновода. Увеличение длины ЛЛД до 10 мм позволило довести максимально достижимую мощность до 460 Вт.

Лучшие по результатам данного исследования ЛЛД собраны в решетки с излучающей областью 55 мм и 105 мм. Выходная мощность 1600 и 2900 Вт в квазинепрерывном режиме достигнута при токе накачки 150 А.

Указанный подход успешно применен и при создании РЛД различных конструкций на другие длины волн, основные из которых приведены в табл. 1. Следует отметить, что для ряда задач по созданию РЛД импульсного режима работы, ГС с расширенным волноводом могут демонстрировать более высокие результаты.

Т а б л и ц а 1. Выходные параметры основных конструкций РЛД.

3. Эпитаксиально-интегрированные лазеры Изучены особенности формирования эпитаксиально-интегрированных ГС — альтернативного способа создания многоэлементных излучателей. В едином процессе эпитаксиального роста последовательно формируются несколько лазерных ГС, соединенных посредством туннельного перехода [3]. Достигнуто увеличение квантовой эффективности ЛД с двумя активными областями в 1.7—2.0 раза, с тремя — в 2.5—3.0 раза, с четырьмя — в 3.4—4.0 раз. РЛД, изготовленные из указанных ГС, размерностью 36 элементов позволили достигнуть выходной мощности >1 кВт в импульсном режиме для широкого спектрального диапазона 900—1060 нм (табл. 1). В широком диапазоне параметров накачки не наблюдалось изменения квантовой эффективности РЛД. Двойные ГС позволили создать ЛЛД, излучающие в квазинепрерывном режиме на длине волны 808 нм, с наклоном ватт-амперной характеристики (ВтАХ) 2.3 Вт/А по сравнению с 1.2 Вт/А для ЛЛД на основе одиночных ГС. В таком варианте интеграции активная область, более удаленная от теплоотвода, оказывается в худших условиях, что приводит к отклонению ВтАХ от линейности при ужесточении условий работы, например при росте тока накачки, увеличении частоты следования и длительности импульсов, повышении рабочей температуры. Для ЛЛД на основе двойных ГС спектрального диапазона 1.5—1.6 мкм достигнута мощность 36 Вт, что в 1.6 раза превышает мощность ЛЛД на основе одиночной ГС.

4. Многоспектральные излучатели Один из возможных путей создания источников диодной накачки твердотельных лазеров без принудительной термостабилизации — создание многоспектральных лазерных излучателей. Теоретически и экспериментально исследована возможность создания РЛД, одновременно излучающих на трех длинах волн в спектральном диапазоне 780—830 нм. Основная идея такого излучателя заключается в таком выборе длин волн генерации, чтобы в широком температурном диапазоне обеспечить постоянный уровень перекрытия с полосой поглощения активного элемента твердотельного лазера. РЛД состоящая из трех ЛЛД, излучающих на длинах волн 795, 805 и 825 нм соответственно, позволила достигнуть 2100 Вт при токе накачки 150 А.

Изучена возможность создания многоцветных источников лазерного излучения на базе эпитаксиально-интегрированных ГС с несколькими активными областями, каждая их которых излучает на своей длине волны [4]. Исследованы параметры многоволновых ЛД и ЛЛД на основе указанных ГС с двумя и тремя излучающими областями.

5. Монолитная интеграция лазер/управляющий элемент Эпитаксиальная интеграция также открывает путь к созданию нескольких функционально различных компонентов в рамках одного кристалла. Например, для работы в импульсном режиме необходимо обеспечить включение и выключение ЛД с заданными параметрами (частота, длительность). Как правило, в таком случае, в состав излучателя вводят дополнительные элементы силового управления, обычно динисторы или тиристоры. При решении задачи миниатюризации, повышения надежности работы в широком диапазоне воздействующих факторов рассмотрены перспективы создания в едином процессе роста двух самостоятельных, последовательно формируемых ГС: динистора и лазера. Изучены основные параметры такого интегрированного прибора лазер/динистор. Вольт-амперные характеристики имели характерную S-образную форму. Наклон ВтАХ ~1.1 Вт/А соответствует значениям, наблюдаемым для одиночных ЛД.

При развитии данного подхода возможно изготовление и более сложных приборов типа лазер/тиристор или лазер/транзистор.

Рассмотрено влияние конструкции ГС на выходные характеристики ЛЛД и РЛД, излучающих в спектральном диапазоне 780—1600 нм. Показано, что оптимальной стратегией создания мощных излучателей является увеличение электронного ограничения в КЯ активной области при сохранении малой толщины волноводных слоев. Выходная мощность ЛЛД длиной 10 мм в квазинепрерывном режиме работы достигала 460 Вт, а РЛД с излучающей областью 510 мм — до 3 кВт. При этом для ряда задач по созданию РЛД импульсного режима работы ГС с расширенным волноводом демонстрируют более высокие результаты.

Эпитаксиально-интегрированные ГС позволяют создавать лазерные излучатели с повышенной мощностью и яркостью. Приведены результаты исследования ГС с вариацией числа излучающих областей от 1 до 4. Компактные РЛД с излучающей областью 11 мм характеризовались выходной мощностью >1 кВт в импульсном режиме.

Исследована возможность создания многоспектральных лазерных излучателей. Представлены параметры РЛД, собранных из ЛЛД, излучающих на различных длинах волн. Приведены характеристики эпитаксиально-интегрированных ЛЛД с различающимися излучающими областями. Обсуждены перспективы эпитаксиальной интеграции для создания нескольких функционально различных компонентов в рамках одного кристалла.

1. А. Ю. Андреев, А. Ю. Лешко, А. В. Лютецкий, А. А. Мармалюк, Т. А.Налет, А. А. Падалица, Н. А. Пихтин, Д. Р. Сабитов, В. А. Симаков, С. О. Слипченко, М. А. Хомылев, И. С. Тарасов.

Мощные лазеры (=808—850 нм) на основе асимметричной гетероструктуры раздельного ограничения. ФТП. 2006. Т. 40, Вып. 5. С. 628—632.

2. В. В. Безотосный, Ю. П. Коваль, Н. В. Маркова, Ю. М. Попов, М. Н. Грудень, В. И. Швейкин.

Излучательные характеристики линеек инжекционных лазеров на длине волны 805—810 нм для накачки твердотельных лазеров. Квант. Электроника. 1995. Т. 22, № 2. С. 101—104.

3. М. В. Зверков, В. П. Коняев, В. В. Кричевский, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, А. А. Падалица, В. А. Симаков, А. В. Сухарев. Двойные интегрированные наноструктуры для импульсных лазерных диодов, излучающих на длине волны 0.9 мкм. Квантовая электроника. 2008. Т. 38, № 11. С. 989—992.

4. Е. И. Давыдова, В. П. Коняев, М. А. Ладугин, Е. И. Лебедева, А. А. Мармалюк, А. А. Падалица, С. В. Петров, С. М. Сапожников, В. А. Симаков, М. Б. Успенский, И. В. Яроцкая. Двухволновые лазерные диоды на основе эпитаксиально-интегрированных гетероструктур. Квант. Электроника. 2010. Т. 40, № 8. С. 697—699.

Functional-Integrated Semiconductor Emitters А. А. Marmalyuk, Т. А. Bagaev, P. V. Gorlachuk, М. А. Ladugin, А. S. Мeshkov, Yu. L. Ryaboshtan, А. I. Danilov, Е. I. Lebedeva, S. М. Sapozhnikov, V. I. Romantsivich, V. D. Kurnosov, А. V. Ivanov, V. V. Krichevsky, The results of semiconductor emitters based on arrays with functional integration investigations are presented. Device parameters in wide spectral region 780—1600 nм in pulse and quasicontinuous mode are discussed. High power and high brightness laser emitters based on epitaxial-integrated heterostructures are demonstrated. Possibility of multispectral laser emitter production is investigated. The epitaxial integration perspectives for development chip with several different functional component are shown.

Keywords: semiconductor laser, laser array, heterostructure, epitaxial integration.

Мощные непрерывные лазерные диоды в спектральном диапазоне вблизи 975 нм с ресурсной мощностью 10 Вт и полным к.п.д. до 65 % на теплоотводящих элементах типа С-маунт В. В. Безотосный а, В. А. Олещенко а, Е. Е. Ашкинази б, В. Ф. Певцов а, В. И. Коваленко а, В. Г. Ральченко б, А. Ф. Попович б, В. И. Конов б, ФИАН, 119991, Москва, Россия; e-mail: [email protected], Изготовлены мощные лазерные диоды (ЛД) в спектральном диапазоне вблизи 975 нм с шириной полоскового контакта 100 мкм. При монтаже непосредственно на медных теплоотводящих элементах типа С-маунт получен полный к.п.д. 65 % при температуре 10 С. Ресурсный режим работы при выходной мощности 10 Вт подтверждён при температуре испытаний 30 С в течение 100 ч. В непрерывном режиме генерации экспериментально изучены ватт-амперные, вольт-амперные и спектральные характеристики в диапазоне токов накачки до 17 А и интервале температур 15—45 С. Приведены сравнительные результаты по ЛД, собранным непосредственно на медных теплоотводах типа С-маунт и с использованием теплоотводящих элементов из “серого” поликристаллического CVD-алмаза.

Ключевые слова: лазерный диод, СVD-алмазы, ВтАХ, ВАХ, спектр излучения, полный к.п.д.

Наноразмерная толщина активной области лазерных диодов (ЛД) обусловливает высокую плотность тепловыделения, что является важнейшим фундаментальным ограничением при реализации энергетического потенциала полупроводниковых лазеров инжекционного типа. Для решения этой проблемы наиболее актуально повышение полного к.п.д. лазерного кристалла и увеличение эффективности отвода тепла от активной области ЛД.

Основная мотивация бурного развития лазеров на длине волны 980 нм — впечатляющие достижения в области волоконных лазеров и усилителей (EDFA), изготавливаемых на основе легированных эрбием (Er) c ко-допированием иттербием (Er-Yb) активных волоконных световодов. Такие лазеры на длине волны 980 нм востребованы как высококачественные излучатели для телеком-применений, как источники накачки для мощных волоконных лазерных систем, ориентированных на промышленные применения (резка, сварка металлов, пластмасс и т. д.), а также для медицины [1—3].

Лазерный кристалл и его монтаж на теплоотводящий элемент Для изготовления ЛД использованы лазерные кристаллы с шириной полоскового контакта 100 мкм и длиной резонатора 4 мм. Монтаж кристаллов с большой длиной резонатора диктует более высокие требования к качеству поверхности и ребер теплоотводящих элементов, к параметрам их металлизации, а также требует разработки более совершенных технологий сборки, обеспечивающих однородность теплового контакта по всей поверхности кристалла и исключающих образование мостиков из материала припоя, приводящих к электрическим “закороткам” по периметру кристалла, в том числе попаданию “языков” припоя на зеркала резонатора.

На рис. 1 приведены ватт-амперные характеристики (ВтАХ) ЛД в наиболее интересном для практических применений диапазоне температур 15—45 С. Как видно, в данном интервале температур мощность нарастает линейно с токами накачки до значений 7—8 Вт, при больших уровнях накачки наблюдается заметная сублинейность ВтАХ.

Мы определили параметры температурных зависимостей порогового тока Ith и внешней дифференциальной квантовой эффективности d, воспользовавшись известными формулами, описывающими эти зависимости экспоненциальной функцией температуры:

Получено Т0 ~ 175 К, Т1 ~ 303 К. Анализ вольт-амперных характеристик, снятых в указанном температурном интервале, позволил определить величину последовательного сопротивления ЛД: Rs ~ 70 мОм при температуре 20 С. Определенное нами значение Т0 оказалось существенно выше приведенного в работе [4] (Т0 ~ 120 К), Т1 — несколько ниже, чем в [4] (Т1 ~ 380 К), а значение Rs — в 2.5 раза выше (Rs ~ 28 мОм), что обусловлено различиями в конструкции гетероструктур.

На рис. 2 приведены зависимости полного к.п.д. ЛД в том же интервале температур.

Полный к.п.д. в максимуме уменьшается с 65 % при температуре 10 С до 60 % при температуре 45 С, при токе 10 А в указанном интервале температур полный к.п.д. составляет 47—7 %, что согласуется с результатами [4]. Таким образом, в нашем лазере, несмотря на значительно более высокое последовательное сопротивление, полный к.п.д. оказался таким же высоким (65 %), как в работе [4], и его зависимость от тока накачки имеет аналогичный вид, возможно, благодаря более высокому значению Т0.

На рис. 3 приведены ВтАх ЛД, собранных непосредственно на медном С-маунте и на таком же теплоотводе, но с использованием алмазного теплоотводящего элемента. Пороговый ток ЛД на алмазе оказался на 10 % выше, чем на меди, эффективность обоих лазеров близка, при максимальном токе 17 А выходная мощность для обоих образцов составила 17 Вт (в [4] при мощности 13.5 Вт наблюдался тепловой срыв генерации).

Рис. 2. Зависимость полного к.п.д. ЛД от тока накачки при температуре в диапазоне 15—45 С.

На рис. 4 приведена зависимость длины волны излучения ЛД, собранных на меди и алмазе. Длина волны излучения ЛД на алмазе больше на 2.5 нм, характер зависимости длины волны от тока накачки одинаков. Поскольку ВтАх обоих ЛД практически совпадают, различия в величине порогового тока и особенно длины волны, возможно, связаны с различной величиной термоупругих напряжений, вносимых в лазерный кристалл при сборке на теплоотводящие элементы с существенно различными коэффициентами теплового расширения.

Алмазные элементы изготовлены в ИОФАН из пластин синтетического алмаза, выращенных plasma-CVD-методом, алмазные элементы металлизированы в ФИАН и использованы в экспериментах по монтажу ЛД. Теплопроводность использованного в данном случае “серого” алмаза 500 Вт/мК. Это значение получено при измерении флэш-методом в направлении роста алмаза. Теплопроводность алмазных элементов в направлении, перпендикулярном направлению роста, существенно ниже из-за влияния границ кристаллитов, т. е. модельный образец алмаза по теплоотводящим свойствам близок к теплоотводящему элементу из меди, что и обусловило практически одинаковые значения выходной мощности для обоих ЛД.

Рис. 3. Ватт-амперные характеристики лазерных диодов, смонтированных непосредственно на медный теплоотвод и с использованием алмазного сабмаунта.

Рис. 4. Зависимость максимумов спектров излучения от тока накачки для ЛД, Изготовлены непрерывные ЛД на длину волны 975 нм. Благодаря высоким к.п.д. (65 % при 10 С) и характеристической температуре (Т0 = 175 К) получен ресурсный режим при мощности 10 Вт от полоскового контакта 100 мкм при использовании теплоотводящих элементов типа С-маунт. В температурном интервале 10—45 С изучены спектральные, электрические, мощностные характеристики и полный к.п.д., получены значения характеристической температуры для зависимостей порогового тока и внешней дифференциальной квантовой эффективности, определено значение последовательного сопротивления, обнаружены особенности спектров излучения и пороговой плотности тока для ЛД собранных с использованием алмазных сабмаунтов. В данной работе использованы алмазы, аналогичные [5]. Мы полагаем, что дальнейшая работа с алмазами более высокого качества, в частности, с такими, которые использованы в работе [6], позволит существенно повысить излучательные и ресурсные параметры мощных ЛД на длине волны 975 нм.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, № 11-02-00922-а.

M. Kanskar, T. Earles, T. Goodnough, E. Stiers, D. Botez, L. J. Mawst. High power conversion efficiency Al free diode lasers for pumping high power solid state laser systems. Proc. SPIE.

2005. Vol. 5738. P. 47—56.

Z. Xu, W. Gao, L. Cheng, A. Nelson, K. Luo, A. Mastrovito, T. Yang. High-brightness, highefficiency 940-980 nm InGaAs/AlGaAs/GaAs broad waveguide diode lasers. Tech. Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), paper CMX4, 2005.

3. V. Gapontsev, I. Berishev, G. Ellis, A. Komissarov, N. Moshegov, O. Raisky, P. Trubenko, V. Ackermann, E. Shcherbakov, J. Steinecke, A. Ovtchinnikov. High-efficiency 970 nm multimode pumps, Proc. SPIE. 2005. Vol. 5711. P. 42—51.

V. Rossin, E.Zucker, M. Peters, E. Everett, B. Acklin. JDS Unihpase. Proc. SPIE. 2004. Vol. 5336.

P. 5336-27.

5. Е. Ашкинази, В. Безотосный, В. Ю. Бондарев, В. И. Коваленко, О. Н. Крохин, В. А. Олещенко, В. Ф. Певцов, Ю. М. Попов, Е. А. Чешев. Пути повышения выходной мощности одиночных непрерывных лазерных диодов на 808 нм и 980 нм и контроль cпектров излучения. Полупроводниковые лазеры и системы. Минск. 2011. C. 29—32.

6. Е. Е. Ашкинази, В. В. Безотосный, В. Ю. Бондарев, В. И. Коваленко, В. И. Конов, О. Н. Крохин, В. А. Олещенко, В. Ф. Певцов, Ю. М. Попов, А. Ф. Попович, В. Г. Ральченко, Е. А. Чешев. Повышение выходной мощности одиночных лазерных диодов спектральной области 808 нм при использовании алмазных теплоотводящих элементов, полученных методом осаждения из газовой фазы в СВЧ плазме. Квант. электрон. 2012. T. 42, № 11. С. 959—960.

High-Power CW Laser Diodes at 975 nm with 10 W Reliable Power and Total Efficiency up to 65 % at C-Mount Heat Conducting Elements V. V. Bezotosnyy a, V. A. Oleshenko a, E. E. Ashkinazi b, V. F. Pevtsov a, V. I. Kovalenko a, V. G. Ralchenko b, A. F. Popovich b, V. I. Konov b, High-power LDs at 975 nm with stripe width 100 m were manufactured. Total efficiency up to 65 % at 10 C was measured for LD mounted directly at copper C-mounts. Reliable operation was confirmed at 30 C under 100 h testing. CW watt-ampere, volt-ampere and spectral parameters at currents up to 17 A in temperature range 15—45 C at CW regime were measured. The output parameters were compared for samples assembled directly on copper and at the same C-mounts via “grey” poly-crystal diamond heat-spreading elements.

Keywords: laser diodes, CVD diamonds, watt-ampere, volt-ampere, spectral characteristics, total efficiency.

Лазерная структура GaAs/AlGaAs на подложке Ge/Si С. М. Некоркин а, М. В. Карзанова а, О. В. Вихрова а, Н. В. Дикарева а, А. А. Бирюков а, В. Г. Шенгуров а, С. А. Денисов а, С. А. Матвеев а, Нижегородский государственный университет им. Лобачевского, Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия; e-mail: [email protected] Представлены результаты исследования лазерной гетероструктуры InGaAs/GaAs/AlGaAs, выращенной методом МОС-гидридной эпитаксии на подложке Si(100) с предварительно осажденным методом молекулярно-лучевой эпитаксии тонким буферным слоем Ge. Получена устойчивая лазерная генерация на длине волны 972 нм при оптической накачке.

Ключевые слова: кремний, германий, полупроводники АIIIВV, лазер, оптическая накачка, лазерная генерация.

Основные материалы современной микро- и наноэлектроники — кремний и арсенид галлия, однако большое рассогласование параметров решетки (~4 %) и значительное различие температурных коэффициентов расширения (59 %) [1] создают серьезную проблему объединения Si- и GaAs-элементов на подложке Si, что препятствует разработке интегрированных приборов и использованию всех преимуществ развитой и более доступной полупроводниковой базы, основанной на Si.

В настоящее время для решения проблемы роста слоев соединений АIIIВV на Si-подложке широко применяют буферные градиентные слои GeSi. Однако наличие толстых буферных слоев затрудняет проведение высокоразрешающей фотолитографии и формирование контактных соединений между Si и АIIIВV [2].

В представленной работе приводятся экспериментальные результаты исследования лазерной гетероструктуры InGaAs/GaAs/AlGaAs, выращенной методом МОС-гидридной эпитаксии на Si(100)-подложке, разориентированной на 4, на которой предварительно методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) выращен тонкий ( 0.95. ЛД собирались в линейки и решетки различных конструкций. Изучены их выходные характеристики в импульсном (длительность импульсов 100 нс, частота повторения 10 кГц) и квазинепрерывном (длительность импульсов 100— 200 мкс, частота повторения 20—100 Гц) режимах работы.

2. Многоспектральные решетки лазерных диодов Известно, что традиционные лазерные излучатели работают в условиях поддержания температуры для стабилизации положения спектрального максимума на заданной длине волны с целью обеспечения попадания в полосу поглощения активной среды ТТЛ [1—3]. Однако это приводит к возрастанию энергопотребления установок, их размеров и массы, что в ряде применений крайне нежелательно. Один из перспективных путей решения этой проблемы — использование вертикальной интеграции нескольких линеек лазерных диодов, генерирующих на разных длинах волн. Подобным способом можно достигнуть эффективной подстройки длины волны генерации под полосу поглощения. Наличие высокой выходной оптической мощности прибора и обеспечение максимального перекрытия с полосой поглощения активной среды поможет сохранить массогабаритные параметры прибора на прежнем уровне (тело свечения полупроводникового излучателя ~5 мм2) при работе в широком температурном диапазоне (от –40 до +60 °С).

В связи с этим в настоящей работе определены возможности создания многоспектральных (780—830 нм) лазерных излучателей, работающих одновременно на нескольких длинах волн, с целью повышения эффективности накачки ТТЛ. Выбраны наиболее подходящие конструкции структур и приборов, удовлетворяющих вышеуказанным требованиям, а также методы их изготовления.

ЛЛД длиной 5 мм на основе узкого и широкого волноводов на длинах волн 795, 808 и 826 нм обеспечивали выходную оптическую мощность до 230 Вт. Увеличение длины ЛЛД до 10 мм позволило повысить максимально достижимую мощность еще в два раза.

Лучшие по результатам данного исследования ЛЛД собраны в решетки с излучающей областью 55 мм и 105 мм. Измерены спектральные и тепловые характеристики многоцветных решеток. Достигнута мощность излучения >2 кВт в квазинепрерывном режиме накачки (рис. 1).

Рис. 1. Типичная ватт-амперная характеристика многоспектральной решетки лазерных диодов, излучающей одновременно на трех длинах волн: 795, 808 и 826 нм.

3. Эпитаксиально-интегрированные лазеры Изучена возможность создания многоцветных источников лазерного излучения на базе эпитаксиально-интегрированных ГС с несколькими (две и более) активными областями, каждая их которых излучает на своей длине волны [5, 6]. Исследованы параметры многоспектральных ЛД и ЛЛД на основе указанных ГС с двумя и тремя излучающими областями. Двойные ГС позволили создать ЛЛД, излучающие в квазинепрерывном режиме на длине волны 808 нм, с наклоном ВтАХ 2.3 Вт/А, по сравнению с 1.2 Вт/А для ЛЛД на основе одиночных ГС. Отметим, что в таком варианте интеграции активная область, более удаленная от теплоотвода, оказывается в худших условиях, что приводит к отклонению ВтАХ от линейности при ужесточении условий работы, например, при увеличении тока накачки, частоты следования и длительности импульсов, повышении рабочей температуры.

Исследованы образцы ЛД на основе эпитаксиально-интегрированных ГС с тремя различными активными областями. В режиме генерации спектр излучения ЛД содержит три ярко выраженные длины волны излучения: 796, 808 и 826 нм (рис. 2). При увеличении длительности импульса от 100 нс до 100 мкс наблюдается незначительное уширение спектра и его смещение в длинноволновую область вследствие теплового разогрева.

Рис. 2. Спектральная характеристика эпитаксиально-интегрированного лазерного диода, излучающего одновременно на трех длинах волн: 795, 808 и 826 нм.

Тем не менее ЛД с естественными зеркальными гранями (в отсутствие просветляющих покрытий) имеют предельную мощность лазерного излучения ~6.5 Вт при токе накачки 3 А (рис. 3). В настоящее время планируется напыление диэлектрических покрытий и изготовление ЛЛД и РЛД на основе указанных структур.

Рис. 3. Ватт-амперная характеристика эпитаксиально-интегрированного лазерного диода, излучающего одновременно на трех длинах волн: 795, 808 и 826 нм.

Разработаны многоспектральные полупроводниковые излучатели, работающие в широком температурном диапазоне (от –40 до +60°С). Рассмотрены различные конструкции ГС и их влияние на выходные характеристики ЛЛД и РЛД, излучающих в спектральном диапазоне 780—830 нм. Выходная мощность ЛЛД длиной 10 мм в квазинепрерывном режиме работы достигала 460 Вт, а многоспектральных РЛД с излучающей областью 510 мм — более 2 кВт.

Предложены, разработаны и получены эпитаксиально-интегрированные ГС с тремя различными длинами волн, перспективные для создания лазерных излучателей с повышенной мощностью и яркостью. Приведены мощностные и спектральные характеристики эпитаксиально-интегрированных ЛД.

1. D. Botez, D. R. Scifres. Diode laser arrays. Cambridge University Press. Cambridge. 1994.

2. В. В. Безотосный, Ю. П. Коваль, Н. В. Маркова, Ю. М. Попов, М. Н. Грудень, В. И. Швейкин.

Излучательные характеристики линеек инжекционных лазеров на длине волны 805—810 нм для накачки твердотельных лазеров. Квант. электрон. 1995. Т. 22, № 2. С. 101—104.

3. А. А. Мармалюк, А. А. Андреев, В. П. Коняев, М. А. Ладугин, Е. И. Лебедева, А. С. Мешков, А. М. Морозюк, С. М. Сапожников, В. А. Симаков, К. Ю. Телегин, И. В. Яроцкая. Линейки лазерных диодов (=808 нм) на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs. Материалы 3-го симпозиума “Полупроводниковые материалы: физика и технология” Санкт-Петербург, Россия. 2012. C. 13.

4. П. Б. Булаев, А. А. Мармалюк, А. А. Падалица, Д. Б. Никитин, А. В. Петровский, И. Д. Залевский, В. П. Коняев, В. В. Оськин, М. В. Зверков, В. А. Симаков, Г. М. Зверев.

Мощные полупроводниковые лазеры ( = 0.89-1.06 мкм) на основе квантоворазмерных напряженных структур в системе InGaAs/(Al)GaAs с малой расходимостью излучения.

Квант. электрон. 2002, Т. 32, № 3. С. 213—215.

5. М. В. Зверков, В. П. Коняев, В. В. Кричевский, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, А. А.

Падалица, В. А. Симаков, А. В. Сухарев. Двойные интегрированные наноструктуры для импульсных лазерных диодов, излучающих на длине волны 0.9 мкм. Квант. электрон. 2008.

Т. 38, № 11. С. 989—992.

6. Е. И. Давыдова, В. П. Коняев, М. А. Ладугин, Е. И. Лебедева, А. А. Мармалюк, А. А. Падалица, С. В. Петров, С. М. Сапожников, В. А. Симаков, М. Б. Успенский, И. В. Яроцкая. Двухволновые лазерные диоды на основе эпитаксиально-интегрированных гетероструктур. Квант.

электрон. 2010. Т. 40, № 8. С. 697—699.

Development of the Multispectral Semiconductor Emitters V. P. Konyaev, A. I. Danilov, Т. А. Bagaev, М. А. Ladugin, Е. I. Lebedeva, А. А. Marmalyuk, A. M. Morozyuk, A. A. Padalitsa, E. I. Popov, RDI Polyus, Moscow, Russia; e-mail: [email protected] In this work the experimental data of creation of the multispectral semiconductor emitters based on arrays are given. Devices working in wide spectral range of 780—830 nм in pulse and quasicontinuous mode are developed. High power and high brightness laser emitters based on epitaxial-integrated heterostructures with generation at several wavelengths are proposed and obtained.

Keywords: multispectral pumping, laser array, heterostructure, epitaxial integration.

Волноводный эффект квантовых ям InGaAs и GaAsSb В. Я. Алешкин а, Н. В. Дикарева б, А. А. Дубинов а, Б. Н. Звонков б, М. В. Карзанова б, ИФМ РАН, Нижний Новгород, Россия; e-mail: [email protected] НИФТИ ННГУ им. Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия Теоретически и экспериментально исследован волноводный эффект квантовых ям InGaAs и GaAsSb в полупроводниковых лазерах на основе GaAs и InP. Показана возможность эффективного использования такого типа волновода для лазерных структур с большой разницей в показателях преломления материалов квантовой ямы и полупроводниковой матрицы и большим числом квантовых ям (например, для структур на основе InP).

Ключевые слова: волноводный эффект, квантовая яма, лазер, модовая селективность.

В настоящее время ведутся исследования, направленные на улучшение характеристик полупроводниковых лазеров: увеличение мощности, квантовой эффективности, качества выходящего излучения. Одним из важных составляющих полупроводникового лазера, которое ответственно за многие его характеристики, является волновод. Обычно для создания волновода используются либо ограничительные слои с показателем преломления, меньшим показателя преломления сердцевины волновода (например, ограничительные слои InGaP или AlGaAs для лазеров на основе GaAs), либо волноводный слой с большим показателем преломления (InAlGaAsP), чем в подложке (InP). В этом случае сама подложка играет роль ограничительного слоя.

Ранее было показано [1], что для полупроводниковых лазеров, генерирующих в области длин волн порядка 1 мкм, таким волноведущим слоем может выступать слой даже толщиной порядка 10 нм. Отметим, что такая толщина характерна для квантовых ям (КЯ), играющих роль активной среды в лазерах. Следовательно, принципиально возможно построение лазеров, в которых КЯ будут играть двойную роль — служить активной и волноведущей средами. В таких лазерах отсутствует необходимость в обычном волноводе. Очевидно, что такие лазеры обладают преимуществами лазеров с широким волноводом: более узкой диаграммой направленности и пониженной нагрузкой на зеркала из-за широкой области локализации моды.

В отличие от лазеров с широкими волноводами они обладают отличной селективностью мод.

Отметим, что впервые лазер с волноведущей GaAs-КЯ, расположенной в широком AlGaAsслое, был продемонстрирован достаточно давно [2]. Однако этот лазер обладал большими потерями вследствие существенного проникновения моды в сильнолегированные слои. Недавно волноводных эффект InGaAs-КЯ был использован для улучшения диаграммы направленности мощных лазеров на основе GaAs [3].

Теоретически исследован волновод полупроводникового лазера на основе GaAs или InP с активной средой, состоящей из нескольких одинаковых InGaAs- либо GaAsSb-КЯ, разделенных одинаковыми барьерами. Кроме того, для лазера с токовой накачкой учтены контакт с металлом и легирование в соответствующих слоях. Распределение электрического поля, постоянные распространения и коэффициенты оптического ограничения в модах вычислены численно из уравнений Максвелла методом матриц переноса [1]. Показана возможность эффективного использования предложенного типа волновода для лазерных структур с большой разницей в показателях преломления материалов КЯ и полупроводниковой матрицы и большим числом КЯ (например, для структур на основе InP).

Для экспериментального исследования волноводного эффекта InGaAs и GaAsSb квантовых ям в лазерах на основе InP и GaAs методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении в горизонтальном реакторе выращены четыре структуры. Структура № 1 для оптической накачки — на подложке InP с тремя КЯ In0.53Ga0.47As толщиной 9 нм каждая, с толщиной InP-барьеров между ямами 49 нм и с покровным слоем InP толщиной 1300 нм. Структура № для токовой накачки — на подложке n-InP с четырьмя КЯ In0.65Ga0.35As толщиной 12 нм каждая, с толщиной InP-барьеров между ямами 92 нм, с покровным слоем InP толщиной 2300 нм и контактным слоем p-In0.53Ga0.47As толщиной 180 нм. Структура № 3 для оптической и токовой накачки — на подложке n-GaAs с шестью КЯ In0.2Ga0.8As толщиной 10 нм каждая, с толщиной GaAs-барьеров между ямами 100 нм и с покровным и контактным слоями p-GaAs толщиной 1500 нм. Структура № 4 для оптической накачки — на подложке GaAs с тремя КЯ GaAsSb толщиной 10 нм каждая, с толщиной GaAs-барьеров между ямами 100 нм и покровным слоем GaAs толщиной 3600 нм.

Первые три структуры были утонены и расколоты на тонкие полоски шириной 1 мм.

Лазерные диоды из структур № 2 и 3 с активной областью длиной 1 мм и шириной 100 мкм изготовлены путем химического травления контактного слоя вне активной полоски с последующей протонной имплантацией вскрытой поверхности InP и GaAs соответственно. После раскалывания чипы напаивались на медные теплоотводы структурой вниз. Зеркалами для этих структур служили сколы граней (110). Структура № 4 не утонялась, для исследования оптических свойств сделан скол одной грани (110) структуры.

Порог генерации стимулированного излучения из структуры № 1 достигался при плотности мощности накачки непрерывным Nd:YAG-лазером с удвоением частоты ( = 532 нм) ~260 Вт/см2 при температуре 77 К, что доказывает эффективность волноводного эффекта InGaAs-КЯ в лазерах на основе InP. Отметим, что лазерное излучение можно наблюдать только со скола структуры, что означает практически отсутствие его рассеяния в волноводе. Это обстоятельство указывает на хорошие волноведущие свойства предложенного волновода. Порог генерации при температуре 293 К существенно выше (5 кВт/см2 при накачке параметрическим генератором света MOPO-SL (Spectra-Physics) с = 530 нм, длительностью импульса 10 нс и частотой повторения импульсов 10 Гц). Такая большая разница в порогах генерации для температур 77 и 293 К связана, как показано в работе [4], с существенным увеличением частоты Оже-рекомбинации при увеличении температуры для In0.53Ga0.47As-КЯ, согласованных по постоянной решетки с InP. В той же работе показано, что использование напряженных КЯ может существенно снизить порог генерации при комнатной температуре. Поэтому структура № выращена с напряженными КЯ In0.65Ga0.35As, однако их толщина оказалась существенно больше запланированной (7 нм) и близкой к критической толщине, что, по-видимому, сказалось на качестве структуры. Кроме того, контактный слой In0.53Ga0.47As получился достаточно толстым, что сильно увеличило потери в лазере. В результате порог генерации лазера при токовой накачке оказался слишком большим: 10 А при температуре 77 К, длина волны излучения из-за широких КЯ оказалась 1.55 мкм при температуре 77 К. Однако удалось снять диаграмму направленности излучения этого лазера в плоскости, перпендикулярной p—n-переходу. Обнаружено хорошее совпадение рассчитанной (по методу, изложенному в [5]) и измеренной диаграмм направленности, что еще раз подтверждает наши теоретические выводы об эффективности использования локализованных около КЯ мод в лазерах с большой разницей показателей преломления КЯ и полупроводника, окружающего их.

Порог генерации стимулированного излучения из структуры № 3 достигался при плотности мощности оптической накачки MOPO-SL (Spectra-Physics) с = 730 нм ~5 кВт/см2 и 40 А при токовой накачке при температуре 300 К, что доказывает неэффективность волноводного эффекта InGaAs-КЯ в лазерах на основе GaAs из-за малой разницы показателей преломления In0.2Ga0.8As и GaAs. Именно поэтому в [3] для создания мощных лазеров на основе GaAs использовалась более сложная конструкция волновода по сравнению с рассмотренной в данной работе. Для увеличения разницы показателей преломления КЯ и полупроводниковой матрицы, окружающей их в качестве матрицы взят слаболегированный слой Al0.1Ga0.9As толщиной 10 мкм с существенно меньшим показателем преломления по сравнению с GaAs. Кроме того, для локализации волны в этом слое применялись дополнительные слои Al0.2Ga0.8As толщиной порядка 1 мкм по краям слоя Al0.1Ga0.9As.

Так как GaAs0.8Sb0.2 обладает большим показателем преломления, чем In0.2Ga0.8As, ожидалось, что порог накачки для структуры № 4 будет ниже. При превышении мощности возбуждения порогового значения наблюдалась суперлюминесценция (сужение ширины спектра излучения с 15 до 3 нм и резкое увеличение интенсивности излучения) на длине волны, соответствующей оптическому переходу в объемном GaAs ( = 835 нм). Порог плотности мощности накачки при переходе в суперлюминесцентный режим составил 2 кВт/см2. При значительно меньших плотностях мощности накачки в спектре превалирует люминесценция из квантовых ям GaAsSb в широкой линии около = 935 нм. Однако при увеличении плотности мощности накачки люминесценция на этой длине волны незаметна на фоне люминесценции из GaAs.

Объяснить наблюдаемое можно следующим образом. Выращенные квантовые ямы GaAsSb оказались низкого качества (на что указывает их широкий спектр люминесценции) и, кроме того, неглубокими для электронов. Поэтому коэффициент усиления в этих КЯ оказался значительно ниже, чем коэффициент усиления в объемном GaAs при интенсивном оптическом возбуждении. Несмотря на низкое качество КЯ GaAsSb, их показатель преломления значительно превосходит показатель преломления GaAs и эти КЯ играли роль волноведущих слоев для излучения с = 835 нм. Отметим, что в структуре без КЯ суперлюминесценция не наблюдалась, что подтверждает волноводный эффект КЯ GaAsSb в лазерной структуре на основе GaAs.

Очевидно, что лазеры с волноводом на квантовых ямах обладают преимуществами лазеров с широким волноводом: более узкой диаграммой направленности и пониженной нагрузкой на зеркала из-за широкой области локализации моды. Однако в отличие от лазеров с широкими волноводами они обладают отличной селективностью мод. В частности, в обсуждаемых конструкциях лазерного волновода имеется всего одна мода, и поэтому нет проблемы возбуждения мод высокого порядка. Следует также отметить практически отсутствие в таких волноводах рассеянного лазерного излучения. Очевидно также упрощение конструкции лазера. К недостаткам следует отнести увеличение поглощения света на свободных носителях – это плата за широкую область локализации моды. Однако эту проблему можно решить специальным профилем легирования. Кроме того, отсутствует ограничение носителей широкозонными слоями в волноводной области, поэтому не захваченные квантовыми ямами носители могут диффундировать в глубь p- и n-областей. К недостаткам также можно отнести возможность использования таких волноводов только в системах с достаточно большой разностью показателей преломления квантовых ям и окружающих их областей.

Благодарности Работа выполнена при поддержке фонда “Династия”, грантов Президента РФ (МК-678.2012.2, НШ-4756.2012.2), программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009—2013 гг. (госконтракт № 8578), программы фундаментальных исследований ОФН РАН № 7, РФФИ (13–02-97062-р_поволжье), РФФИ-БРФФИ (12-02-90024Bel).

1. V. Ya. Aleshkin, A. A. Dubinov, K. E. Kudryavtsev, A. N. Yablonskiy, B. N. Zvonkov. Quantum well-based waveguide for semiconductor lasers. arXiv:1211. 2. R. D. Dupuis, P. D. Dapkus, R. Chin, N. Holonyak Jr., S. W. Kirchoefer. Continuous 300 K laser operation of single quantum well AlxGa1xAs-GaAs heterostructure diodes grown by metalorganic chemical vapor deposition. Appl. Phys. Lett. 1979. Vol. 34, No. 4. P. 265—267.

3. A. Pietrzak, P. Crump, H. Wenzel, G. Erbert, F. Bugge, G. Trnkle. Combination of low-index quantum barrier and super large optical cavity designs for ultranarrow vertical far-fields from high-power brod-area lasers. IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. 2011. Vol. 17, No. 6. P. 1715— 1722.

4. P. J. A. Thijs, L. F. Tiemeijer, J. J. M. Binsma, T. van Dongen. Progress in long-wavelenght strained-layer InGaAs(P) quantum well semiconductor lasers and amplifiers. IEEE J. Quant.

Electron. 1994. Vol. 30, No. 2. P. 477—489.

5. C. H. Casey, M. B. Panish. Heterostructure lasers. Pt A. N. Y., 1978.

Waveguide Effect of GaAsSb and InGaAs Quantum Wells V. Ya. Aleshkin a, N. V. Dikareva b, A. A. Dubinov a, B. N. Zvonkov b, M. V. Karzanova b, IPM RAS, Nizhny Novgorod, Russia; e-mail: [email protected] RPTI of the Lobachevsky Nizhny Novgorod State University, Nizhny Novgorod, Russia The waveguide effect of InGaAs and GaAsSb quantum wells in a semiconductor GaAs- and InP-based laser structure was investigated theoretically and experimentally. The possibility of the effective using of this type of waveguide for the laser structures with a large difference in refractive index of materials of quantum wells and semiconductor matrix and with a large number of quantum wells (for example, for InP-based structures) is shown.

Keywords: waveguide effect, quantum well, laser, mode selectivity.

ДГС-лазер зеленого диапазона длин волн на основе AlGaInP/GaAs Теоретически исследована возможность создания лазера зеленого диапазона длин волн. Вычислены коэффициент усиления и пороговая плотность тока в лазере на основе двойной гетероструктуры (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P/(Al0.6Ga0.4)0.49In0.51P. Показано, что минимальная пороговая плотность тока достигается при достаточно сильном легировании активной области донорной примесью в случае превалирования коэффициента ehh-процесса над коэффициентом eeh-процесса оже-рекомбинации.

Ключевые слова: лазер, зеленый диапазон длин волн, пороговая плотность тока, ожерекомбинация.

В настоящее время большое число исследований направлено на преодоление разрыва в зеленом диапазоне длин волн полупроводниковых лазеров на основе АIIIВV. На основе структур InGaN/GaN удалось достигнуть длины волны лазерной генерации 520—530 нм [1]. Продвижение в более длинноволновый диапазон в структурах на основе InGaN/GaN затруднено из-за большой разницы постоянных решеток GaN и InGaN с большим содержанием индия, необходимым для этого диапазона длин волн. С другой стороны зеленого диапазона удалось достичь генерации только на длинах волн не короче 590—580 нм в структурах на основе AlGaInP/GaAs и GaInP/GaAs [2], что связано с тем, что полупроводники AlGaInP и GaInP становятся непрямозонными при больших долях Al и Ga соответственно.

Данная работа посвящена теоретическому исследованию возможности создания лазера в зеленом диапазоне длин волн на основе гетероструктуры AlGaInP/GaAs с большим содержанием Al и зависимости порогового тока от степени легирования AlGaInP. Хотя твердый раствор (AlxGa1–x)0.49In0.51P, x < 0.55 [3] — прямозонный в пространстве импульсов полупроводник, разница между энергиями X-долины (ближайшей по энергии долины к Г-долине) и Г-долины для (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P составляет только 29 мэВ [3], а прямой оптический переход соответствует длине волны 560 нм при комнатной температуре. Из-за того что плотность состояний в X-долине существенно превосходит плотность состояний в Г-долине, а энергетический разрыв между ними сравним с комнатной температурой, большая часть электронов будет находиться в X-долине, что препятствует созданию достаточной инверсии населенности для лазерной генерации. Для достижения достаточной инверсии населенности необходимо инжектировать в активный слой большую концентрацию электронов и дырок, что приводит к большим пороговым плотностям тока из-за оже-рекомбинации.

1. Пороговая плотность тока Рассмотрим лазер на двойной гетероструктуре, согласованной по постоянной решетки с GaAs, в которой активный слой (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P толщиной d помещен между ограничительными слоями (Al0.6Ga0.4)0.49In0.51P, толщины которых значительно превышают d. Оценку пороговой плотности тока в нашем случае можно получить из следующего выражения (носители в зонах считаем вырожденными в условиях инверсии населенности):

где q — заряд электрона; RA — скорость оже-рекомбинации; BX и BГ, nX и nГ — коэффициенты излучательной рекомбинации и концентрации электронов в Х- и Г-долинах; p — концентрация дырок.

Скорость оже-рекомбинации в объемных полупроводниках обычно записывают как [4] RA = Cnn2p + Cpp2n, где n = nX + nГ, Cn и Cp — коэффициенты оже-рекомбинации. Коэффициенты Cn и Cp для широкозонных АIIIВV материалов недостаточно изучены [4] и для (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P нам неизвестны. В основном можно найти только суммарное значение этих коэффициентов для широкозонных АIIIВV материалов: С = Сn + Cp. Поэтому в данной работе использована аппроксимация коэффициента С для (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P из работы [4]: 10–30 см6/с.

Неизвестны также коэффициенты излучательной рекомбинации для (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P, и для расчетов взяты значения BГ = 10–10 см3/с и BX = 10–13 см3/с [3].

Для нахождения пороговых концентраций электронов и дырок можно использовать выражение для порога генерации лазера [5]:

где g — коэффициент усиления активной среды; G — фактор оптического ограничения [5];

— коэффициент поглощения как в активной среде, так и в ограничивающих слоях; L —длина лазера; R1 и R2 — коэффициенты отражения двух зеркал.

Вычислим коэффициент усиления при прямом междузонном переходе в объемном слое легированного донорной примесью твердого раствора (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P. Cчитаем, что при накачке успевает установиться равновесное энергетическое распределение электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне, но равновесие между этими зонами отсутствует.

В этом случае можно ввести квазиуровни Ферми для электронов Fn и дырок Fp. Используя приближение параболических зон и пренебрегая переходами между электронами Г-долины и легкими дырками (так, плотность состояний в зоне легких дырок намного меньше плотности состояний в зоне тяжелых дырок из-за значительной разницы в их массах), можно записать коэффициент усиления в следующем виде [5]:

— функции распределения электронов и тяжелых дырок; Т —температура полупроводника, m – масса свободного электрона; — частота усиливаемого излучения; с — скорость света в вакууме; и kB — постоянные Планка и Больцмана; — диэлектрическая проницаемость полупроводника; mn и mp — масса плотности состояний электронов в Г-долине и тяжелых дырок;

mR = mnmp/(mn + mp); Eg — ширина прямой запрещенной зоны полупроводника, отчитываемая от потолка валентной зоны; — энергия спин-орбитального расщепления. Квазиуровни Ферми для электронов и дырок в зависимости от инжектируемых носителей можно найти из формул:

где N — концентрация полностью ионизованной при комнатной температуре донорной примеси; mХ — масса плотности состояний электронов в X-долине; EgX — энергетический разрыв между потолком валентной зоны и дном X-долины в зоне проводимости; Ф — интеграл Ферми—Дирака [5].

Поглощение в рассматриваемом лазере в основном связано с поглощением излучения на свободных носителях. Коэффициент поглощения можно вычислить по формуле Друде c использованием данных по подвижности [3]. Оценка поглощения на свободных носителях в столь сильнолегированном полупроводнике (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P n-типа показывает, что вблизи 555 нм это поглощение несущественно из-за квадратичной зависимости поглощения от длины волны излучения и составляет 10 см–1.

Используя выражения (2)—(5), по формуле (1) можно найти величину j в рассматриваемом лазере в зависимости от N и экспериментально неизвестного отношения = Cp/Cn при фиксированном C (см. рис. 1). Например, для GaAs ~ 5 [6]. В расчетах использовались следующие параметры лазера: длина волны излучения 560 нм, d = 100 нм, G = 0.2 (вычислено для d = 100 нм), L = 1 мм, R1 = 0.95 и R2 = 0.34, Т = 300 К, концентрации инжектированных электронов и дырок считалась одинаковыми.

Рис. 1. Зависимость j от N в слое (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P для рассматриваемого лазера для = 1 (1), 1.5 (2), 2.33 (3), 4 (4), 9 (5); на вставке — зависимость Nopt и jmin Из рис. 1 видно, что при небольших концентрациях N значение j практически не зависит от и составляет 10.5 кА/см2. Отметим, что величина j для рассматриваемого лазера сопоставима с величиной j лазеров на основе InGaN/GaN, излучающих в диапазоне 520—530 нм [1].

Однако при больших концентрациях N величина j существенно зависит от. Зависимость j от N имеет минимум jmin при N = Nopt, величина и положение которого зависят от. При больших пороговая плотность тока при оптимальном легировании может снижаться в 1.5 раза по сравнению со слаболегированной структурой. При уменьшении до единицы (см. вставку) Nopt уменьшается до нуля, а jmin стремиться к значению j для слаболегированной структуры.

Можно сделать вывод, что в рассматриваемом лазере минимальная пороговая плотность тока при > 1 достигается при достаточно сильном легировании активной области (и достаточно больших потерях на свободных носителях) в отличие от лазеров, в которых активная область состоит из прямозонного полупроводника с большой разницей энергий между дном прямой и дном непрямой долины в зоне проводимости. В таких лазерах стараются снизить до минимально возможного уровня легирование активной области для уменьшения потерь на свободных носителях, а следовательно, для снижения пороговой плотности тока [2]. Причина столь сильно различия определяется двумя факторами: разницей энергий между дном прямой и дном непрямой долины в зоне проводимости и превалированием оже-рекомбинации дырок над оже-рекомбинацией электронов.

Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке фонда “Династия” и грантов Президента РФ (МК-678.2012.2, НШ-4756.2012.2).

1. Y. Enya, Y. Yoshizumi, T. Kyono, K. Akita, M. Ueno, M. Adachi, T. Sumitomo, S. Tokuyama, T. Ikegami, K. Katayama, T. Nakamura. 531 nm green lasing of InGaN based laser diodes on semi-polar {2021} free-standing GaN substrates. Appl. Phys. Express. 2009. Vol. 2. P. 082101.

T. Tanaka, K. Uchida, Y. Ishitani, S. Minagawa. Lasing operation up to 200 K in the wavelength range of 570—590 nm by GaInP/AlGaInP double heterostructure laser diodes on GaAsP substrates. Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 66, No. 7. P. 783—785.

3. http://www.matprop.ru K. A. Bulashevich, S. Yu. Karpov. Is Auger recombination responsible for the efficiency rollover in III-nitride light-emitting diodes? Phys. Status Solidi (c). 2008. Vol. 5, No. 6. P. 2066—2069.

5. H. C. Casey, M. B. Panish. Heterostructure lasers. Pt A. N. Y., 1978.

M. Takeshima. Effect of Auger recombination on laser operation in Ga1xAlxAs. J. Appl. Phys.

1985. Vol. 58, No. 10. P. 3846—3850.

DHS Green Wavelength Range AlGaInP/GaAs-Based Laser Institute for Physics of Microstructures RAS, Nizhny Novgorod, Russia;

The possibility of the creation a green wavelength laser is examined theoretically. The gain and threshold current density in a (Al0.5Ga0.5)0.49In0.51P/(Al0.6Ga0.4)0.49In0.51P DHS based laser are calculated. It has been shown that, at a sufficiently high doping of an active region with an n type impurity, the minimum threshold current density is reached when the ehh coefficient of Auger recombination is larger than the eeh coefficient.

Keywords: laser, green wavelength range, the threshold current density, the Auger recombination.



Pages:     || 2 | 3 | 4 |


Похожие работы:

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 10 Успех городского округа Самара Рассмотрен и принят Утвержден на педагогическом совете директором МБОУ СОШ № 10 Успех (Протокол от 30.08.2013 № 1.) г. о. Самара (Приказ от 30.08.2013 № 450-од.) УЧЕБНЫЙ ПЛАН на 2013 – 2014 учебный год Пояснительная записка к учебному плану МБОУ СОШ № 10 Успех г. о. Самара на 2013/2014 учебный год Школа I ступени. Начальное общее образование. Учебный план 1-4 классов МБОУ...»

«Муниципальное общеобразовательное учреждение Озёрского городского округа Челябинской области Средняя общеобразовательная школа №33 с углубленным изучением английского языка Утверждена решением педагогического совета школы, протокол №1 от 25.09.2006 года Директор МОУ СОШ №33 Г.Н. Пешкова ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ на 2006 – 2010 годы Озёрский городской округ Челябинской области 2006 г. -1Created with ReaSoft PDF Printer free trial. Purchase at http://www.reasoft.com/ Полное Программа развития МОУ СОШ...»

«СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Начальник Управления образования Заведующий МБДОУ №111 администрации г. Оренбурга Е.Н. Лизнева Н.А.Гордеева ПРИНЯТА Общим собранием работников Учреждения МБДОУ № 111 Протокол № 1 03.02.2014г. ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ муниципального бюджетного дошкольного образовательного учреждения Детский сад общеразвивающего вида с приоритетным осуществлением деятельности по познавательно- речевому развитию детей №111 г. Оренбург на 2014 год Содержание 1.Паспорт Программы развития...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИЕТ ИМЕНИ ИММАНУИЛА КАНТА ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 022000 Экология и природопользование профиль Геоэкология Квалификация (степень) Бакалавр Калининград 2012 СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Основная образовательная программа по направлению 022000 Экология и природопользование (профиль Геоэкология) Основная образовательная программа (ООП)...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики МГТУ МИРЭА Система менеджмента качества обучения ПРИНЯТА УТВЕРЖДАЮ решением Ученого совета МГТУ МИРЭА 25 апреля 2012 г. Ректор _А.С. Сигов протокол № 10 25 апреля 2012 г. Принято впервые 25.04.2012 Введено в действие с 25.04. 2012 г. приказом ректора от 26.04.2012 г. № ИНСТРУКЦИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И...»

«Мэрия городского округа Тольятти Управление международных и межрегиональных связей Международные Образовательные Научные Гранты 2014-2015 Февраль 2014 года Высшее образование Новая программа ЕС в области образования, профессиональной подготовки, развития молодежи и спорта, предложенная Европейской Комиссией 23 ноября 2011 года. Программа Erasmus for All объединит все Erasmus for All нынешние проекты ЕС и международного (Эразмус для всех) сообщества в области образования, профессиональной...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ПРОГРАММА вступительного экзамена в магистратуру по специальности 1-45 80 02 Телекоммуникационные системы и компьютерные сети Минск 2012 Программа составлена на основании типовых учебных программ дисциплин Основы теории телетрафика, сетей и систем телекоммуникаций, Теория кодирования, Системы подвижной радиосвязи и компьютерные сети, Сетевые технологии и...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Председатель приёмной комиссии Е.А.Ваганов 31 января 2014 г. ПРОГРАММА вступительного испытания в магистратуру в форме письменного экзамена Направление 38.04.01 Экономика Красноярск 20 Содержание программы (по дисциплине Экономическая теория) 1. микроэкономика 2. макроэкономика 3. национальная...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ БОЛЬШЕКАБАНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА Лаишевского муниципального района Республики Татарстан Рассмотрено Согласовано Утверждено Большекабанская СОШ Зам директора по УВР и.о. директора МБОУ Руководитель МО _(Фильчева С.В.) _(Нигматзянова Г.Ф.) (Фильчева С.В) Приказ №103 от 29.08.13 г. Протокол № 1 от 28.08.13г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ГЕОГРАФИИ 9 КЛАССА ( УМК под редакцией В.П. Дронова) Панцыревой Марины Евгеньевны, учителя...»

«22 апреля 2011 года N 13-ЗРТ ЗАКОН РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРОГРАММЫ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН НА 2011 - 2015 ГОДЫ Принят Государственным Советом Республики Татарстан 31 марта 2011 года Статья 1 Утвердить Программу социально-экономического развития Республики Татарстан на 2011 годы согласно приложению к настоящему Закону. Статья Настоящий Закон вступает в силу со дня его официального опубликования. Президент Республики Татарстан Р.Н.МИННИХАНОВ Казань,...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ АКАДЕМИЯ СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ Кафедра экономики и финансов Рабочая программа по дисциплине ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ Направление подготовки – 081100.62 Государственное муниципальное управление Профили подготовки – Управление в социальной сфере, Управление территориальным развитием Квалификация выпускника – бакалавр Формы обучения – очная, заочная АСОУ 2013 УДК 371 А в т о р ы - с о с т а в и т е л и : Андреева Н. К., канд. экон. наук, доцент кафедры...»

«15 Способов Привлечения Партнеров в Ваш EmGoldexБизнес Через Интернет Об авторе. Здравствуйте, Уважаемый Читатель! Меня зовут Константин Толмачв, и я являюсь автором данной книги. Расскажу вкратце о себе. Я проживаю в России, Челябинской области, в городе Миассе - Южный Урал. Родился и вырос здесь же, 15.05.1989 года. В 2012 году я закончил Южно-Уральский Государственный Университет. Теперь я стал дипломированным специалистом - Информатикэкономист. В 2007 году впервые заинтересовался заработком...»

«Приложение 18 к приказу ректора от 06.06.2012г. № 217 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОГРАММА вступительного экзамена в аспирантуру по специальной дисциплине по научной специальности 06.03.03 – Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними (сельскохозяйственные науки)...»

«3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. 5 1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ.. 6 1.1. Рекомендации к изучению дисциплины. 6 1.2. Библиографический список.. 7 2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА.. 10 2.1. Лесосечные работы.. 10 2.2. Сухопутный транспорт леса.. 20 2.3. Лесоскладские работы.. 23 2.4. Лесоперерабатывающие цехи.. 29 3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.. 3.1. Тематический план лекционного курса. 3.2. Тематический развернутый план практических занятий. 3.3....»

«А.С.Шестаков ПРОГРАММА РАБОТЫ ПО ОХРАНЯЕМЫМ ПРИРОДНЫМ ТЕРРИТОРИЯМ КОНВЕНЦИИ О БИОЛОГИЧЕСКОМ РАЗНООБРАЗИИ Комментарии для практического применения в регионах России А.С.Шестаков ПРОГРАММА РАБОТЫ ПО ОХРАНЯЕМЫМ ПРИРОДНЫМ ТЕРРИТОРИЯМ КОНВЕНЦИИ О БИОЛОГИЧЕСКОМ РАЗНООБРАЗИИ Комментарии для практического применения в регионах России Москва maket-author-finish.indd 1 3/10/09 9:30:07 PM УДК 502.211: ББК 20. Ш Ш 51 Шестаков А.С. Программа работы по охраняемым природным территориям Конвенции о...»

«МИНСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ Утверждаю Ректор Минского института управления _ Суша Н.В. _ 2010 г. Регистрационный № -/р УГОЛОВНЫЙ ПРОЦЕСС Учебная программа для специальности 1-24 01 02 Правоведение Факультет правоведения Кафедра трудового и уголовного права Курс 3 Семестр 5,6 78 часов 6 семестр Лекции Экзамен Практические занятия 62часа 5 семестр Зачет нет нет Лабораторные занятия Курсовой проект (работа) Всего аудиторных часов по дисциплине 140 часов Всего часов 304 часов по дисциплине Форма...»

«Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования КОСТРОМСКОЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ КОСТРОМСКОЙ КОЛЛЕДЖ УТВЕРЖДАЮ Директор ОГБОУ СПО Костромской политехнический Костромской колледж колледж В.А. Смирнов _ 2013 2013г ОСНОВНАЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Специальность 270101 Архитектура Квалификация: Техник Форма обучения: Очная Кострома СОДЕРЖАНИЕ Общие положения 1. Основная...»

«муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей Центр внешкольной работы Парус г.о.Самара Утверждаю Директор МБОУ ДОД ЦВР Парус г.о. Самара Т.А. Кондрашова Программа принята на основании решения методического (с правами экспертного) совета протокол № 2 от 5 октября 2011г.; протокол № 1 от 24 сентября 2013г. Дополнительная модульная образовательная программа краеведческого направления РОДНАЯ СТОРОНА Возраст детей 8 – 16 лет Срок обучения – 1 (2) год (а)...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Умётская средняя общеобразовательная школа имени Героя Социалистического Труда П.С. Плешакова Рассмотрена и одобрена на заседании Утверждена руководителем ОУ Методического объединения Председатель МО 2013 г. _2013 г. Рабочая программа учебного курса География России Хозяйство и географические районы для 9 го класса Составитель: Макаровский Владислав Валентинович, учитель географии 2013 г. Пояснительная записка Данная рабочая программа...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет Утверждаю Директор МИ _ В.Б.Чупров 2011 г. (Номер внутривузовской регистрации) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) _ Теория прокатки наименование дисциплины (модуля) Направление подготовки _150400 Металлургия Профиль подготовки_Обработка металлов давлением Квалификация (степень) выпускника бакалавр_ (бакалавр, магистр, дипломированный...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.