Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 91 стр.

                                91



   Первые полупроводниковые лазеры были созданы в 1962 г. в США
и СССР на основе p-n-перехода в интерметаллическом соединении -
арсениде галлия GaAs. Этот активный полупроводниковый кристалл
используется и в настоящее время.
   В первых инжекционных лазерах использовались электронно-
дырочные переходы между p- и n- областями, созданными в одном
и том же кристалле. Для этого соответствующие части кристалла
легировались различным образом. Иначе говоря, p- и n-области
отличались друг от друга только видом и концентрациями
содержавшихся в них донорных и акцепторных примесей. Такие
кристаллы называют гомоструктурами, приготовленные в них p-n-
переходы - гомопереходами, а полупроводниковые лазеры на их
основе - гомолазерами.
    Наиболее существенным недостатком гомолазеров является
высокое значение пороговой плотности тока инжекции (накачки) при
комнатных температурах. Его происхождение поясняет схема
активного элемента лазера на p-n-переходе, приведенная на рис. 9.2.
    Толщина активного слоя в кристалле с p-n-переходом
(заштрихованная область) по порядку величины равна среднему
расстоянию, на которое успевает продиффундировать электрон,
инжектированный из n- в p-область (до его рекомбинации с
“встретившейся по дороге” дыркой). В граничном слое происходит
изменение величин диэлектрической восприимчивости и показателя
преломления активного кристалла, связанное в основном с
градиентами содержания примесей (в меньшей степени - с дисперсией
восприимчивости в области, где возникает инверсия населенностей и
усиление). Градиент этих изменений уменьшается по мере удаления
от средней плоскости слоя.




    Рис.9.2. Схема гомолазера на p-n-переходе. 1) Кристалл с
    p-n-переходом.   2)    Профиль    интенсивности     поля
    усиливаемой волны. 3) “Границы” объема, занимаемого
    волноводной модой. 4) Активный слой p-n-перехода.