Устройство внутренней модуляции излучения инжекционного лазера

(19) (11) 1)5 602 Р 1/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 02 Р 1/29,СР МОДУЛЯ ОГО ЛА и обраоскопии тройст- зерный нтакт;устичеАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт электроники АН БСС(57) Применение: системы оптичесботки информации, связи и спектвысокого разрешения, Сущность:во содержит полупроводниковый л Изобретение относится к квантовойэлектронике и может быть использовано всистемах оптической обработки информации, связи, спектроскопии высокого разрешения,Целью настоящего изобретения является увеличение экономичности модуляцииустройства внутренней модуляции,излучения инжекционного лазера на определенной частоте при упрощении егоконструкции,Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показаны1 - теплоотвод;2- отражающая акустическую волну поверхность полупроводниковой лазернойструктуры;3 - отражающий акустический ко4 - пучность давления стоячей акской волны;5 - оптический волновод; кристалл с оптическим волноводом, преобразователь акустических волн, расположенный на одной из поверхйостей лазерного кристалла, при этом, по крайней мере, на одной из частот рабочего диапазона преобразователя поверхность, противоположная поверхности расположения преобразователя, является отражающей для акустической волны, расстояние между отражающей поверхностью и преобразователем в направлении распространения акустической волны кратно целому числу четвертей длины волны указанной частоты, а центр оптического волновода расположен в центре одной из пучностей давления акустической волны, 1 ил. б - полупроводниковая лазерная структура;7 - поверхность расположения преобразователя на лазерной структуре;8 - согласующий акустический контакт;СО 9 - преобразователь акустических волн, ) СЩУстройство содержит полупроводнико- р вую лазерную структуру 6, имеющую опти-, р ческий волновод 5 и электрические контакты 3 и 8; преобразователь акустических волн 9, расположенный на поверхности 7 лазерной структуры; теплоотвод 1, к ,Р 1 которому с помощью теплопроводного слоя 3 поверхностью, противоположной поверхности крепления преобразователя, присоединена лазерная структура б, Контакт 3 одновременно является электрическим, термокомпенсирующим, теплопроводным и отражающим акустическую волну, а контакт 8 - электрическим, согласующим акустиче-,ским, а также (но необязательно) термокомпенсирующим и теплопроводящим.Работает устройство следующим образом. Акустическая волна возбуждается акустическим преобразователем 9 и, распространяясь через полупроводниковую лазерную структуру 6, пересекает оптический волновод 5. Достигнув отражающей для акустической волны поверхности 2 лазерной структуры, акустическая волна меняет свое направление распространения на обратное,Исходная и встречная волны интерферируют и образуют в лазерной структуре стоячую волну таким образом, что центральная область одной из ее пучностей давления 4 совпадает с центром оптического волновода лазерной структурыВ пучности 4 акустической волны происходит модуляция диэлектрической проницаемости полупроводниковой структуры 6, что приводит к модуляции распространяющегося в оптическом волноводе 5 лазерного излучения. Установление режима стоячих волн увеличивает амплитуду модулирующей акустической волны, снижает перенос энергии и, благодаря пространственному совпадению в волноводе максимумов акустического давления и напряженности поля генерируемой световой волны, увеличивает экономичность модуляции излучения устройства,Под центром оптического волновода подразумевается область, где находится максимум напряжен ности электрического или магнитного поля световой волны (в зависимости от ее типа).Устройство обладает на 1,4 порядка выше экономичности модуляции излучения по сравнению с аналогичным устройством, конструкция которого позволяет реализовать режим модуляции бегущим акустическими волнами с той или иной степенью бегучести. При этом мерой экономичности являются затраты мощности, например, акустической волны, требуемые для достиженил заданного эффекта модуляции.Примером конкретной реализации является устройство, в котором инКекционный лазер изготовлен в виде глубокой зарощенной мезаполосковой структуры на основе твердых растворов пбаАзР, Состав активной области соответствует длине волны излучения 1,281,31 мкм, а ее толщина и ширина равняются соответственно О,З и 4 мкм. Структура выращивается на подложке р-пР, эпитаксиальные слои р-пР и и-пР имеют толщину соответственно 2,85 и 4,50 мкм, общая толщина лазерного кристалла 76,5 мкм, Электрическое ограничение обеспечивается встречными р-и-переходами в зарошенной части, Толщина золотой металлизации мезаобласти равняется 0,5 мкм.Присоединение лазерного кристалла мезаобластью к медному теплоотводу, покрытому никелем толщиной 1,6 мкм, 5 осуществляется индием с конечной толщиной (после проведения процесса ) 3,5 мкм, На поверхности подложки напротивмезаобласти сформирован тонкопленочный пьеэопреобразователь продольных волн из 10 ЛпО с резонансной частотой 854 МГц, причем один из его электродов является одновременно электродом лазерной структуры.Поверхности локализации мезаполоскового ,контакта и пьезопреобразователя у лазер ного кристалла параллельны. Устройствоможет работать при комнатной температуре с помощью модулированного лазерного из-лучения, например, 3 мВт при токе 140 мА.В устройстве может быть использована 20 практически любая из известных полупроводниковых лазерных структур с соответствующей корректировкой тол щин подложки, слоев или слоя металлизации и, например, приконтактной области в пределах не более нескольких микрометров (в зависимости от частоты модулирующего акустического сигнала), Такая корректировка существенно проще в реализации, чем разработка технологии изготовления новой лазерной структуры.ЗО Формула изобретенияУстройство внутренней модуляции излучения инкекционного лазера, содержащее полупроводниковую лазерную структуру соптическим волноводом и элек трическими контактами, закрепленную на. теплоотводе с помощью теплопроводногослоя, преобразователь акустических волн, расположенный на поверхности лазерной структуры, противоположной поверхности 40 крепления к теплоотводу, выполненный так,что направление распространения акустических волн перпендикулярно оптической оси волновода и теплопроводному слою, отл и ч а ю щ е е ся тем, ч го, с целью увеличе ния экономичности модуляции на определенной частоте при упрощении конструкции устройства, для заданной частоты модуляции из рабочего диапазона частот преобразователя теплопроводный слой выполнен 50 отражающим для акустической волны, лазерная структура выполнена.так, что на расстоянии между размещенными на ее поверхностях преобразователем и тепло- проводным слоем в направлении распрост ранения акустической волны укладываетсяцелое число четвертей длины акустической волны, а оптический волновод располокен так, что на расстоянии от его оптической оси до теплопроводного слоя укладывается целое число акустических полуволн.1805440 орректор С.Лисина ак каэ 941 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 Составит Техред М М. Беловгентал