SU1329533A1 - Injection laser - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам со стимулированным излучением, конкретно к интегрально-оптическим устройствам и полупроводниковым ин- жекционным лазерам. Цель изобретени  сужение диаграммы направленности с максимумом, расположенным на оптической оси лазера, В полупроводниковую гетероструктуру введены пассивный волноводньш и дополнительный буфер- ньш слои. Второй буферньй слой, контактирующий слой и электрический контакт к последнему вьшолнены по длине меньшими рассто ни  между торцами лазера. Каналы генерации возникают в тех сечени х активной области лазера , в которых ее величина равна целому числу длин св зи. Каждый канал генерации работает в водноводном режиме . В результате синхронизации излучени  в разных каналах генерации углова  расходимость излучени  в плоскости волноводных слоев по оптической оси лазера существенно сужаетс . 1 ил. (ЛThe invention relates to devices with stimulated radiation, specifically to integrated optical devices and semiconductor injection lasers. The purpose of the invention is the narrowing of the radiation pattern with a maximum located on the optical axis of the laser. A passive waveguide and an additional buffer layer are introduced into the semiconductor heterostructure. The second buffer layer, the contacting layer, and the electrical contact to the last layer are shorter along the distance between the ends of the laser. Generation channels arise in those sections of the active region of the laser in which its value is equal to an integer number of bond lengths. Each generation channel operates in the water mode. As a result of synchronization of radiation in different channels of generation, the angular divergence of radiation in the plane of the waveguide layers along the optical axis of the laser is significantly narrowed. 1 il. (L

Description

1i 3 1i 3

Изобретение относитс  к устройствам со стимулированным иэлупением, конкретно к интегральмоопгнчегким устройствам и полупроводникопым ин- жекционным лазерам, The invention relates to devices with stimulated eluence, specifically to integrated optical devices and semiconductor injection lasers,

Цель изобретени  - сужение диаграмы направленности с максимумом, расположенным на оптической оси лазера,The purpose of the invention is to narrow the radiation pattern with a maximum located on the optical axis of the laser,

Конструкци  лазера представлена на чертеже.The laser design is shown in the drawing.

На подложке 1. из aiAs, ориентированной в кристаллографической плоскости (100), расположены последоаа- тельно п ть слоев гетероструктуры на основе соединени  AlyGa As: первьй буферный слой 2 толщиной 3, 2 мкм, пассивный волноводный слой 3 толщино 0,48 мкм, дополнительный буферный слой 4 толщиной 0,22 мкм, активный волноводный слой 5 толщиной 0,36 мкм второй буферный слой 6 толщиной 1,6 мкм.. Концентраци  А1 в буфернь х сло х 2,4 и 6 составл ет 30%, а вOn the substrate 1. of aiAs oriented in the crystallographic plane (100), there are successively five layers of the heterostructure based on the AlyGa As compound: the first buffer layer 2 with a thickness of 3, 2 μm, the passive waveguide layer 3 with a thickness of 0.48 μm, an additional a buffer layer 4 with a thickness of 0.22 µm, an active waveguide layer 5 with a thickness of 0.36 µm, a second buffer layer 6 with a thickness of 1.6 µm. The concentration of A1 in the buffer layers 2.4 and 6 is 30%, and

пассивном и активном волноводньгх елоpassive and active waveguide body

 х 7 и 0% соответственно. Дл  улучшени  электрических сзойств контакта 7 он наноситс  на контактный слой 8 из GaAs, Предварительно выращенньй на буферном слое. Первьш буферный слой легирован Те с концентрацией электронов П--3 10 см , второй буферньш и коитактньй слои лег ирован Ge с концентрацией дырок остальные т.лои не легированы. На подложку 1 нанесен контакт 9. x 7 and 0% respectively. In order to improve the electrical properties of the contact 7, it is applied to the contact layer 8 of GaAs, Pre-grown on the buffer layer. The first buffer layer is doped with Te with an electron concentration of P - 3 10 cm, the second buffer and co-tact layers are alloyed with Ge with a hole concentration; the remaining layers are not doped. Contact 9 is applied to the substrate 1.

Часть второго буферного и кон- , тактног о слоев с нанесенным на него контактом 7 стравлена таким образом, что один из краев контакта 7 вьшол- ней в виде треугольных зубцов. Необ- ходимо отметить, что профиль этого кра  контакта может быть выполнен в другом виде, например в виде пр моугольных зубцов или выступов более сложных форм. В общем случае распре- деление пол  излучени  лазера в ближнем поле и углова  диаграмма направленности Должны зависеть от профил  контакта.. Приведенный на чертеже лазер создаетс  дл  принципиального подтверждени  сужени  диа/ раммы направленности дл  лазеров предлагаемой конструкц.A part of the second buffer and contact- ing layers with the contact 7 deposited on it is etched in such a way that one of the contact edges is 7 in the form of triangular teeth. It should be noted that the profile of this contact edge can be made in another form, for example, in the form of rectangular teeth or projections of more complex shapes. In general, the distribution of the laser radiation field in the near field and the angular radiation pattern should depend on the contact profile. The laser shown in the drawing is designed to fundamentally confirm the narrowing of the laser beam pattern for the proposed design.

Инжекционный лазер предлагаемой конструкции Рсчбо1ает следующим образом .The injection laser of the proposed design is as follows.

При распрострпиемим излучени  в той части гетер У- .труктуры, котора With the propagation of radiation in that part of the hetero-γ structure, which

1асположс на под контактом 7, происходит перекачка излучени  из про- зрачншч) lIrиpoкnчo и oгo вотгнпиод1 ого сло  3 п узк; )ЗО1Игый активпьгй полно- гюдкый слой 5. При страпливлнии верхних слоев структуры - KoHTaRTtioro 8 и второго буфорног о 6 - до узкозон- ног.о волноводного сло  5 услови  перекачки резко нарушаютс  и лзлучение распростран етс  в гетероструктуре в виде двух во новодных мод, максимум интенсивности одной из которых расположен в п.ссивном волноводном слое 3, а другой - в активном волноводном слое 5. При этом дл  второй моды потери, (ные с поглощением, существенно больше, чем дл  первой. 1 located under the contact 7, the radiation is pumped out of the transparent 1I optic and its discharge layer 3 n narrow; ) ZO1SHY active full layer 5. When the upper layers of the structure are strapped — KoHTaRTtioro 8 and the second bufornog about 6 — to the narrow-gap legs of the waveguide layer 5, the transfer conditions are sharply disturbed and the radiation propagates in the heterostructure as two new modes, the maximum the intensities of one of which are located in the active waveguide layer 3, and the other in the active waveguide layer 5. At the same time, the losses for the second mode (with absorption are much higher than for the first one.

Провод т дпа сечени  А-А и Б-Б лазера предлагаемой конструкции в плоскости,перпсн/пжул рной плоскости волноводньгх слоев и зеркалам. В первом случае (А-А) длина активной области в сечении равна целому числу длин св зи (рассто ние, на котором излучение перекачиваетс  из одного волновода в другой), а во втором - (Б-Б) - полуцелому,, Очевидно, что во втором случае потери, св занные с поглощением в узкозонном слое непосредственно у контакта, преп тствуют достижению услови  генерации. Вследствие этого. Поскольку длина активной области лазера  вл етс  переменной величиной, в нем возникают кар алы генерации в тех сечени х, в которых ее величина равна целому числу длин св зи (сечение А-А). При этом каждый канал генерации работает в волновод- ном режиме, так как коэффициент преломлени  в нем, св занный с концентрацией инжектированных носителей, больше, чем в пр({мыкающих участках активного сло , где условие генерации не выполнено.Conduct the AA and AB sections of the laser of the proposed design in the plane, the perps / pj wave plane of the waveguide layers and the mirrors. In the first case (A-A) the length of the active region in the cross section is equal to an integer number of connection lengths (the distance at which radiation is pumped from one waveguide to another), and in the second - (BB) - to a half-integer, it is Obviously in the second case, the losses associated with absorption in the narrow-gap layer directly at the contact prevent the attainment of the generation condition. Therefore. Since the length of the active region of the laser is variable, it generates lasing carols in those cross sections in which its value is equal to an integer number of bond lengths (cross section A – A). At the same time, each generation channel operates in the waveguide mode, since the refractive index in it, associated with the concentration of injected carriers, is greater than in pr ({connecting areas of the active layer, where the generation condition is not satisfied).

С возникновением синхронизации излучени  в разных каналах генерации углова  расходимость излучени  в плоскости волноводкьгх слоев по оптической оси лазера существенно сужаетс .With the occurrence of synchronization of radiation in different channels of generation, the angular divergence of radiation in the plane of waveguide layers along the optical axis of the laser is significantly narrowed.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Инжекционный лазер на основе мно гослойной полупроводниковой гетеро- структуры, содержащий подложку, первый буферньш слой, активньй нолновод- ный слой, второй буферный слой, контактный слой и электрические контакты к подложке и контактному слою.An injection laser based on a multilayer semiconductor heterostructure containing a substrate, a first buffer layer, an active freshwater layer, a second buffer layer, a contact layer, and electrical contacts to the substrate and a contact layer. - 1Л293- 1L293 отличаю щ и и с   тем, что, с целью сужени  диаграммы наггравлек- йости с максимумом, р эсположснным на оптической оси лазера, между первым буферным слоем и активным волноводным слоем расположены последовательно пассивный волиоводнын и дополнительный буферньгй слои, электрический контакт к контактному слою, контактный слой и второй буферньгй слой выполнены по длине меньшит и рассто ни  меж10I differ by the fact that, in order to narrow the diagram of the impregnability with a maximum, p located on the optical axis of the laser, between the first buffer layer and the active waveguide layer there are successively passive volodynamic and additional buffer layers, the electrical contact to the contact layer, the contact the layer and the second buffer layer are smaller in length and between 10 пP ду г ори.пми .илчер Т, при этом по край- HeiT мере п днух продольных сечени х лазера, перпендикул рных волноводным сло м,  вл ющимис  центрами каналов генерации, длина электрического контакта и расположенньк под ним слоегв равна .p,rAe N - целое число, - длина оптической св зи между активргым и пассивным волноводами, а максимальна  L и минимальна  Lj длины св заны соотношением ,do r ori.pmi.ilcher T, while in the extreme HeiT and n are the length of the longitudinal cross sections of the laser, perpendicular to the waveguide layers, which are the centers of the generation channels, the length of the electrical contact and located below it is equal to .p, rAe N - integer, is the length of the optical connection between the active and passive waveguides, and the maximum L and the minimum Lj length are related by the relation,