Главная > Материалы квантовой электроники
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

7.3. Рабочие характеристики инжекционных ПКГ

Основными характеристиками лазерных диодов с резонаторами Фабри — Перо являются следующие:

— спектральные свойства, т. е. распределение излучения по частотам, интенсивность и ширина спектральной линии максимума излучения;

— пространственные свойства, которые характеризуются диаграммой направленности излучения диода (ближнее поле и дальнее поле);

— свойства, характеризующие эффективность диода (пороговый ток, мощность излучения, квантовый выход, к. п. д., надежность).

Эти свойства зависят от качества исходных материалов, перехода и контакта металлполупроводник, от структуры и геометрии активного элемента диода, от характера и концентрации примесей, от условий работы (температуры, механических напряжений).

Наиболее важным типом резонаторов ОКГ является оптический резонатор (типа Фабри — Перо). Большинство ПКГ, выпускаемых в настояще время промышленностью, имеют резонаторы этого типа. Поэтому здесь будут рассмотрены свойства лазерных диодов только с оптическими резонаторами. Поскольку основным материалом ПКГ является арсенид галлия, то все данные будут приводиться для диодов из GaAs.

7.3.1. Спектральные свойства

Процесс развития вынужденного излучения в диоде ПКГ по мере повышения тока накачки можно особенно наглядно проследить по спектральным свойствам излучения. На рис. 7.7 видно типичное сужение полосы спонтанного излучения и смещение максимума в сторону коротких волн по мере приближения к пороговому току. Кривая, соответствующая току 5 А, описывает характеристику излучения вблизи порога генерации. При лучшем разрешении и хорошем качестве отражающих поверхностей в спонтанном излучении вблизи порога можно

наблюдать структуру мод, вызываемых интерференцией в резонаторе Фабри — Перо. Расстояние между модами Да находится из условия интерференции

где целое число. Дифференцируя это равенство по к и подставляя получаем для больших

Небольшое превышение тока над порогом приводит к резкому увеличению интенсивности когерентного излучения в одной из мод резонатора (рис. 7.8-7.9), чаще всего той, которая соответствует максимуму предшествовавшего некогерентного излучения. Дальнейшее повышение тока приводит к генерации излучения на других ближайших модах (рис. 7.10). Однако на практике часто спектральные характеристики излучения ПКГ не столь закономерны, особенно при значительном превышении тока накачки сверх порога (рис. 7.11). Выделяется несколько групп мод, число и положение которых зависит от величины тока накачки. Отклонение от идеальных характеристик происходит вследствие несовершенств технологии изготовления диода, т. е. недостаточно высокого качества материала перехода, плоскостей резонаторов, омических контактов и т. д., а также локальных повышений температуры.

Рис. 7.7. Зависимость спектра спонтанного излучения днода из арсенида галлия от величины порогового тока. Заметно сужение полосы и смещение максимума в сторону коротких волн.

Длина волны излучения существенно зависит от температуры; максимум спектра спонтанного излучения имеет почти ту же температурную зависимость, что и ширина запрещенной зоны, т. е.

где

Для арсенида галлия пик спонтанного излучения при возрастании температуры сдвигается в сторону длинных волн тоже на

Рис. 7.8. Структура мод в спектре спонтанного излучения ПКГ вблизи порога генерации.

Рис. 7.9. Сравнение спектральных характеристики излучения ПКГ чуть ниже и чуть выше порога генерации.

Смещение же отдельных мод вынужденного излучения имеет меньший температурный коэффициент. Например, сдвиг моды при составляет А/град. Для

Рис. 7.10. Пример спектральных характеристик диода с длиной резонатора 300 мкм, работающего в непрерывном режиме при температуре .

фосфида индия эти значения равны: смещение спонтанного излучения 1,6 А/град, сдвиг моды при составляет 0,55 А/град. Отсюда можно сделать вывод, что при возрастании температуры более коротковолновые моды выходят за пределы спектра спонтанного излучения и затухают, а интенсивность длинноволновых мод будет расти.

Рис. 7.11. Типичный спектр излучения диода из арсенида галлия, работающего в непрерывном режиме при температуре и токах значительно выше порогового.

Помимо изменения ширины запрещенной зоны повышение температуры приводит к изменению геометрических размеров активного слоя, коэффициента преломления и зависимости его от длины волны.

Температурную зависимость смещения мод можно выяснить, исходя из соотношения (7.32). Дифференцируя X по температуре и учитывая, что коэффициент преломления зависит и от длины волны и от температуры, получаем

Так как член, учитывающий линейное расширение, ничтожно мал, то температурная зависимость

модопределяется только зависимостью коэффициента преломления от температуры и длины волны:

Используя (7.33) и (7.36), находим температурную зависимость коэффициента преломления

Для арсенида галлия при и это изменение коэффициента преломления в зависимости от температуры равно

Заметное влияние на положение максимума излучения оказывает концентрация примесей в материале. Например, при и концентрации акцепторов изменение концентрации доноров с до смещает пик излучения с 1,48 до 1,475 эВ. Можно предположить, что такое смещение длины волны излучения связано с изменением ширины запрещенной зоны.

1
Оглавление
email@scask.ru