Исследование полупроводникового дискового лазера, излучающего на длине волны 780 нм, на основе гетероструктуры с квантовыми ямами AlxGa1 – xAs/AlyGa1 – yAs при оптической накачке с различной длиной волны излучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследован полупроводниковый дисковый лазер (ПДЛ) на основе гетероструктуры AlxGa1 – x As/AlyGa1 – y As, излучающий на длине волны вблизи 780 нм, при накачке импульсным лазером на красителе с длинами волн излучения 601 и 656 нм. Использовалась структура с встроенным брэгговским зеркалом и 10 квантовыми ямами (КЯ), расставленными по глубине с периодом, равным половине длины волны излучения лазера в структуре. При накачке с l = 601 нм достигнута мощность 9.3 Вт на длине волны 782 нм при дифференциальном коэффициенте полезного действия (КПД) 12 %. При накачке с l = 656 нм дифференциальный КПД практически не изменился, хотя поглощение накачки по глубине было более однородным. Эти результаты сравниваются с результатами, полученными ранее при накачке лазерами с длинами волн 450 и 532 нм, а также при накачке электронным пучком. Делается заключение, что распределение неравновесных носителей по КЯ в значительной степени определяется их длиной диффузии, которая в данной структуре равна примерно 1 мкм.

Об авторах

В. И. Козловский

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, Ленинский просп., 53, 119991

С. М. Женишбеков

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, Ленинский просп., 53, 119991

Я. К. Скасырский

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, Ленинский просп., 53, 119991

М. П. Фролов

Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, Ленинский просп., 53, 119991

А. Ю. Андреев

Научно-исследовательский институт «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, ул. Введенского д. 3, корп.1, 117342

И. В. Яроцкая

Научно-исследовательский институт «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, ул. Введенского д. 3, корп.1, 117342

А. А. Мармалюк

Научно-исследовательский институт «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Россия, Москва, ул. Введенского д. 3, корп.1, 117342

Список литературы

  1. Jetter M., Michler P. Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers: VECSEL Technology and Applications (Wiley, 2021).
  2. Hastie J.E., Calvez S., Dawson M.D., in Semiconductor lasers (Woodhead Publishing Limited, 2013, p. 341).
  3. Baumgärtner S., Kahle H., Bek R., Schwarzbäck T., Jetter M., Michler P. J. Crystal Growth, 414, 219 (2015).
  4. Sirbu A., Volet N., Mereuta A., Lyytikainen J., Rautiainen J., Okhotnikov O., Walczak J., Wasiak M., Czyszanowski T., Caliman A., Zhu Q., Iakovlev V., Kapon E. Advances in Optical Technologies, 2011, 209093 (2011).
  5. Бутаев М.Р., Скасырский Я.К., Козловский В.И., Андреев А.Ю., Яроцкая И.В., Мармалюк А.А. Квантовая электроника, 52 (4), 362 (2022) [Quantum Electron., 52 (4), 362 (2022)].
  6. Kahle H., Penttinen J.-P., Phung H.-M., Rajala P., Tukiainen A., Ranta S., Guina M. Opt. Lett., 44 (5), 1146 (2019).
  7. Aspnes D.E., Kelso S.M., Logan R.A., Bhat R. J. Appl. Phys., 60, 754 (1986).
  8. Wittryand D.B., Kyser D.F. J. Appl. Phys., 38, 375 (1967).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис.1. Схематическое изображение зонной диаграммы исследуемой гетероструктуры для ПДЛ (брэгговская решетка показана частично).

Скачать (48KB)
3. Рис.2. Оптическая схема ПДЛ: 1 – лазер на красителе; 2 – оптический делитель; 3 – оптический ослабитель; 4 – фокусирующая линза; 5 – структура, закрепленная на медной подложке; 6 –внешнее зеркало; 7 – фотоэлемент коаксиальный ФЭК-29; 8 – осциллограф.

Скачать (42KB)
4. Рис.3. Спектры излучения ПДЛ при двух различных длинах волн накачки.

Скачать (62KB)
5. Рис.4. Пятно люминесценции на поверхности структуры (а) и угловое распределение излучения ПДЛ в дальней зоне (б) при накачке излучением с длиной волны 601 нм и вложенной пиковой мощности 50 Вт.

Скачать (863KB)
6. Рис.5. Осциллограммы импульсов излучения ПДЛ и накачки при длине волны 601 нм и значениях пиковой поглощенной мощности накачки 10 и 70 Вт.

Скачать (74KB)
7. Рис.6. Зависимости пиковой мощности излучения ПДЛ от пиковой поглощенной мощности накачки для длин волн накачки 601 и 656 нм.

Скачать (65KB)
8. Рис.7. Зависимости темпа генерации неравновесных носителей ∆n/∆t от глубины структуры z для длин волн накачки 450 (зеленая кривая), 601 (красная кривая) и 656 нм (синяя кривая), а также распределение ширины запрещенной зоны по глубине структуры (черная кривая).

Скачать (104KB)
9. Рис.8. Квазистационарное распределение концентрации диффундирующих неравновесных носителей по глубине структуры для длин волн накачки 601 и 656 нм в случае отсутствия диффузии и при разных эффективностях захвата носителей квантовыми ямами (параметр k в уравнении (3)).

Скачать (109KB)

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).