Составители:
Рубрика:
Благодаря большим потерям требуется значительный коэффициент
усиления для их компенсации и достижения генерации, т.е. высокая
пороговая плотность тока (J
пор
.= 3 - 5 10
4
А/см
2
), что приводит к
сильному разогреву диода. С увеличением температуры J
пор
еще более
возрастает вследствие размытия распределения носителей по энергиям на
величину порядка кТ. В результате сильного разогрева прибора его
долговечность оказалась низкой: через несколько часов работы
начиналась деградация рабочих параметров. Сильная температурная
зависимость параметров гомопереходных лазеров привела к
необходимости применять громоздкие системы охлаждения и
использовать питание короткими импульсами.
Применение структур с
гетеропереходами качественно меняет
положение. Основная идея состоит в том, что благодаря
гетеропереходным барьерам инжектированные носители удерживаются в
активной области, так что инверсная заселенность достигается легче и
усиление лазера больше. Осуществление таких лазеров оказалось
особенно эффективным при использовании двойных гетероструктур
(ДГС) типа P-i-N, где средним активным слоем, i, служит материал с
меньшей шириной
запрещенной зоны и большей диэлектрической
постоянной, а эмиттерами - P и N – материалы с большей шириной
запрещенной зоны и меньшей диэлектрической постоянной.
Энергетическая зонная диаграмма инжекционного гетеролазера в
тепловом равновесии (а) и с приложенным в пропускном направлении
напряжением (б) представлена на рисунке 50. При наложении внешнего
напряжения V ((
+
+
)
)
к Р –обрасти, (
-
-
)
)
к
к
N
N
–
– области) высота барьеров ∆E
C1
для электронов и ∆E
V2
для дырок уменьшается, и электроны
инжектируются в средний i – слой из N – области, а дырки – из Р –
области. В то же время, достаточно высокие барьеры ∆E
C2
и ∆E
V1
удерживают инжектированные носители в среднем слое толщиной
d.Области излучательной рекомбинации и инверсии населенности таким
образом полностью совпадают, так как сосредоточены в среднем слое и
для достижения инверсии не требуется высокого уровня легирования и
тем более вырождения. Благодаря потенциальным барьерам на границах
гетеропереходов отсутствуют рекомбинационные потери в пассивных
областях (эмиттерах), а
вследствие заметной разницы в диэлектрических
постоянных средний слой играет роль высококачественного волновода, и
потери светового излучения в пассивных областях пренебрежимо малы. В
результате удается значительно снизить пороговую плотность тока до 500
А/см
2
при полном КПД, равном 25%, и обеспечить осуществление
непрерывного режима работы лазера при комнатной температуре, что
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- …
- следующая ›
- последняя »
