Полупроводниковый лазер с продольной электронной накачкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 Н 01 Я 3 РЕТЕ руктуры, состоященого узкозонногослоев, причем толщболее глубины проматериал активногтолщины узкозоннев удовлетвсряет у,207( 1 - Й 182,А - длин волны возбуждаем излучения марная тол ого слоев; етр облас коэффици ора.поп.1, О допровод слоя. на узкозонного и; шиРОкоэо б - дити возбужден енты отражен я зерл резона 2. Лазертем, что хлдрокоЗОННОГО тлича ыполнен щиися виде шиприч глуби риал щина удов 411- 14 1 / б,2 ния озбуждения;ы отражения зериаметр области в 2 - коэффициентатора;уммарная толщи нного слоев. л резон- с ирокозоа узкозонного ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Богданкевич О.В. и др. Полупроводниковые лазеры. - МНаука, 1976, с. 182.Дуденкова А.В. и др. Лазерные экраныиз монокристаллических пленок Упыре иЕПТе, выращенных на сапфире. - Квантоваяэлектроника, 1981, т, 8, Гч. 6, 1380,(54)(57) 1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕРС ПРОДОЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ НАКАЧКОЙ, включающий устройство возбуждения, активный элемент с нанесенйыми нанего зеркалами и хладопровод, о тл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшенияпорогового тока генерации, увеличениямощности и КПД, активный элемент лазеравыполнен иэ полупроводниковой гетеростИзобретение относится к полупроводниковому приборостроению и может быть использовано для изготовления полупроводниковых лазеров с продольной накачкой электронным пучком,Целью изобретения является уменьшение порогового тока генерации, увеличение мощности излучения и КПД лазера.Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом лазере с продольной электронной накачкой, включающем устройство возбуждения, активный элемент с нанесенными на негозеркалами и хладопровод, активный элемент лазера выполнен из полупроводниковой гетероструктуры, состоящей по крайней мере из одного узкозонного и одного широкозонного слоев,й по крайней мере из оди одного широкозонного ина узкоэонного слоя не никновения электронов в о элемента, а суммарная ого и широкозонного сло- словию толщина узкозонного слоя не болеепроникновения электронов в матетийного элемента, а суммарная толзкозонного и широкозонного слоев воряет условию А-длина волны возбуждаемого излуче1034569 С учетом выражения для дифракционных потерь д =0,207()(2) СоставительРедактор О,филиппова Техред М,Моргентал Корректор И,Муска Заказ 564 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 Хладопровод может быть выполнен в виде широкозонного слоя,Работа лазера с продольной накачкой электронным пучком осуществляется следующим образом,Электронный пучок падает на поверхность активного элемента со стороны узкозонного слоя и возбуждает активную область, размеры которой ограничены толщиной узкозонного слоя и диаметром электронного пучка,При взаимодействии электронного пучка с веществом происходит преобразование энергии электронного пучка в энергию оптического возбуждения, Генерируемое излучение имеет длину волны, соответствующую ширине запрещенной зоны узкозонного полупроводникового материала, Проходя через пассивную область, состоящую из широкозонного материала, практически без поглощения, генерируемое излучение выходит в направлении электронного пучка,Активную область можно легко сделать равной глубине проникновения электронов, исключив практически полностью потери излучения в пассивной части, Общую толщину структуры, т.е. длину резонатора, можно значительно увеличить, что приводит к улучшению направленности излучения.Как известно. направленность излучения непосредственно связана с дифракционными потерями и достигает своего дифракционного предела, когда дифракционные потери д становятся сравнимы с потерями из-за излучения через зеркала резонатора и начинают существенно влиять на порог генерации, т,е, когда получаем условие (1), определяющее величину максимальной длины резонатора, прикоторой диаграмма направленности наилучшая, а дифракционные потери еще находятся в допустимых пределах (не более10 - 12). Превышение этой величиныужебудет приводить к существенному ростудифракционных потерь, увеличению порогагенерации и снижению КПД и мощности,Гетероструктуру для активного элемента лазера, генерирующего на длине волны650 нм (при 77 К), изготавливают методомгазотранспортного переноса в хлоридногидридной эпитаксиальной системе.Для этого на подложку монокристаллического фосфида галлия (ОаР) осаждаютэпитаксиальную пленку твердого растворабаАЯо,бь Ро,зб, Толщина подложки составляет 1 мм, толщина эпитаксиального слояравна 6 мкм,На внешнюю поверхность эпитаксиального слоя напыляют глухое зеркало из Я 02толщиной 110 - 140 нм и Ац толщиной 0,1 - 0,230 мкмНа внешнюю сторону подложки напыляют полупрозрачное диэлектрическое зеркало из 7 - 9 слоев ЯЮ 2 и ТЮ 2 толщиной 170 нм,Использование активного элемента наоснове гетероструктуры для лазера с продольной электронной накачкой позволяетсущественно снизить пороговые токи генерации, увеличить мощность и КПД при достаточно хорошей направленностиизлучения,