Зависимость порога генерации от толщины активного слоя.

Имеется три фактора, которые в принципе могут приводить к зависимости порогового тока от толщины активного слоя. Во-первых, при заданном количестве носителей, инжектированных через -переход или гетеропереход, их концентрация в активной области будет тем больше, чем меньше объем этой области. С увеличением толщины активного слоя уровень заполнения зон будет уменьшаться. Этот фактор учитывается формулой (20.9), согласно которой пороговый ток прямо пропорционален

Во-вторых, если толщина активного слоя сравнима с длиной волны генерации то коэффициент потерь через параметр будет функцией -третьих, уровень радиационного шума в лазере в значительной степени определяется геометрией активной среды (§ 24). Поэтому в тех случаях, когда шумы оказывают

заметное влияние на порог генерации, степень этого влияния может зависеть от толщины активного слоя.

В инжекционных лазерах параметр характеризует следующие виды потерь: рассеяние и поглощение генерируемого излучения на неоднородностях активного слоя, дифракционные потери, поглощение света в пассивных областях, поглощение в зеркалах резонатора. Поглощение света свободными носителями в активной области входит в

Обычно потери излучения в инжекционных лазерах рассчитываются в рамках электромагнитной теории плоских диэлектрических волноводов [593, 601, 602]. Волноводный канал образуется самим активным слоем, диэлектрическая проницаемость которого несколько больше, чем в окружающих пассивных областях. В гомолазерах относительные изменения невелики: В гетеролазерах вследствие сильной дисперсии вблизи края собственного поглощения скачок значения на границе активной и пассивных областей на один-два порядка больше.

Важнейшей характеристикой волновода является параметр оптического ограничения равный отношению потока излучения, заключенного в пределах активного слоя, ко всему потоку. Этот параметр зависит от толщины активного слоя, скачков диэлетрической проницаемости на его границах и от типа электромагнитной волны. Для симметричного волновода он определяется безразмерной приведенной толщины слоя равной [593]:

где длина волны излучения в активной среде.

Из расчетов следует, что для каждого типа волн, кроме нулевого, существует критическое значение Если то локализация волны отсутствует. С ростом выше параметр резко возрастает и приближается к единице при равном нескольким единицам.

Чем больше значение тем меньше потери света в волноводе. Из (20.10) следует, что при одинаковом отношении в гетеролазерах значения будут значительно больше, чем в гомолазерах. Высокое качество волноводов в гетеролазерах Связано еще и с тем, что пассивные области имеют большую ширину запрещенной зоны, чем активный слой, поэтому генерируемое излучение в пассивных областях поглощается слабо.

Из приведенных соображений вытекает, что как в гомолазерах, так и в гетеролазерах имеется некоторая оптимальная толщина активного слоя при которой порог

генерации минимален. В лазерах с порог повышается вследствие ухудшения волноводных свойств активного слоя. Если то порог растет из-за уменьшения концентрации электронов и дырок в активной области. Кроме того, он может возрасти в результате повышения уровня радиационного шума при больших

Повышение порога генерации с увеличением толщины активного слоя в гетеролазерах наблюдается на опыте [589, 603]. Вопрос об оптимизации величины рассмотрен в работе [604].