Источники излучения для волоконно-оптических линий связи. Кавецкая И.В - 18 стр.

                                      18
рассеиваемую мощность. Но в этом случае мешает растекание
инжектированных носителей за счёт диффузии в неактивные области, что
приводит к снижению их концентрации в активной зоне. Кроме того,
оптическая волна также, не встречая препятствий на своём пути,
распространяется за пределы активной зоны. Да и собственное поглощение
света полупроводником в области p-n перехода весьма велико. В первых
гомопереходных лазерах на GaAs величина рабочего тока ограничивалось
механически – их делали весьма миниатюрными (путём скалывания), боковые
грани кристалла шлифовались (травились), чтобы исключить отражения.
Однако и в этом случае работать удавалось только в импульсном режиме,
поскольку плотность тока превышала 500 А/мм2 при комнатной температуре, а
реальные рабочие токи приборов превышали 10 А.
      Принципиально иная ситуация в современных гетеропереходных лазерах
полосковой структуры с волноводным слоем. На рис. 8 показана конструкция
лазера на ДГС Ga xAl 1-xAs/GaAs, диаграмма энергетических зон и распределение
коэффициента преломления по толщине структуры. В этой структуре
использовано свойство алюминия и галлия взаимно замещать друг друга без
изменения периода кристаллической решетки полупроводника. Замещение
галлия алюминием приводит к увеличению ширины запрещенной зоны и к
снижению показателя преломления. Центральный активный слой выращивается
из GaAs без добавки алюминия и имеет меньшую ширину запрещенной зоны,
чем окружающие его эмиттерные слои из GaxAl 1-xAs. Эта структура делает
эффективную ширину перехода больше и ограничивает рекомбинационное
излучение областью перехода.
      Рекомбинационное излучение ограничивается областью перехода
благодаря совместному действию трех факторов:
      1.     Вследствие разности ширины запрещенных зон (GaAs E g ~ 1,5 эВ;
Alx Ga1-xAs Eg ~ 1,8 эВ) на обоих переходах образуются энергетические барьеры,
которые эффективно удерживают инжектированные электроны и дырки в
активном слое рис. 9а. Таким образом, концентрация электронов и дырок в
активном слое возрастает, значит, увеличивается усиление.
      2.     Показатель преломления GaAs (n1 ≈ 3,6) значительно больше
показателя преломления Al xGa1-x As (n2 ≈ 3,4), что приводит к образованию
оптической волноводной структуры (рис. 9б). Отсюда следует, что лазерный
пучок сосредоточен главным образом в слое GaAs , то есть в области, в которой
имеется усиление (рис 9в).
      3.     Поскольку Eg2 значительно больше, чем Eg1 , лазерный пучок с
частотой ν ≈ Eg1/h почти не поглощается в Al xGa1-x As. Поэтому крылья
поперечного профиля пучка, заходящие как в р-, так и в n-области, не
испытывают там сильного поглощения (рис 9в).
      В такой структуре пороговую плотность тока при комнатной температуре
можно уменьшить примерно на два порядка по сравнению с устройством на
гомопереходе. Таким образом, становится возможной работа в непрерывном
режиме при комнатной температуре.