Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 91

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 145 >> Следующая

пространстве и во времени. Это означает, что излучение лазера
высокомонохроматично (имеет узкую полосу спектра) и создает строго
направленный луч света. Вместе с тем по ряду важных характеристик
полупроводниковые лазеры существенно отличаются от лазеров других типов:
1. В обычных лазерах квантовые переходы происходят между дискретными
энергетическими уровнями, тогда как в полупроводниковых лазерах переходы
обусловлены зонной структурой материала.
2. Полупроводниковые лазеры имеют очень малые размеры (~0,1 мм в
длину), и, так как активная область у них очень узкая (~1 мкм и меньше),
расхождение лазерного луча значительно больше, чем у обычного лазера.
3. Пространственные и спектральные характеристики излучения
полупроводникового лазера сильно зависят от свойств материала, из
которого сделан переход (таких свойств, как структура запрещенной зоны и
коэффициент преломления).
4. В лазере с р - "-переходом лазерное излучение возникает
непосредственно под действием тока, протекающего через прямо-смещенный
диод. В результате система в целом очень эффективна, поскольку позволяет
легко осуществлять модуляцию излучения
296
Глава 12
100
50,
Оптическое волокно на dcwffe кварца с до&авкой 6е02
0)9 мкм
1,1 И КМ
1,55 мкм 0,2 д5/км
]
1
0,7 0,6 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1J Длина волны, мки
Рис. 22. Зависимость потерь от длины волны излучения в кварцевом волокне.
Обозначены три значения длины волны, представляющие наибольший интерес
[43].
за счет модуляции тока. Так как полупроводниковые лазеры характеризуются
очень малыми временами стимулированного излучения, модуляция может
проводиться на высоких частотах.
Благодаря малым размерам и возможности высокочастотной модуляции
полупроводниковый лазер представляет собой один из перспективных
источников излучения для волоконно-оптических систем связи. На рис. 22
приведена зависимость потерь от длины волны для экспериментальных
оптических волокон [43]. На графике выделены три значения длины волны,
которые представляют практический интерес. В интервале длин волн вблизи
0,9 мкм в качестве источников излучения используются гетеролазеры на
основе GaAs - A^Ga^As, а в качестве фотодетекторов - Si-фотодиоды или Si-
фотодиоды с лавинным умножением. Вблизи длины волны 1,3 мкм волокно имеет
низкие потери (0,6 дБ/км) и слабую дисперсию, а в окрестности длины волны
1,55 мкм потери достигают минимального значения 0,2 дБ/км. Для этих двух
длин волн в качестве источников излучения могут использоваться лазеры на
основе четверных соединений типа AlllBv, таких, как Ga^In^Asj/Px.y - InP,
а в качестве фотодетекторов - германиевые лавинные фотодиоды, а также
фотодиоды на тройных и четверных соединениях [44]. Волоконно-оптические
линии связи для больших значений длин волн рассмотрены в работе [45]. Для
создания таких систем необходимы волокна с исключительно низкими
потерями, а также эффективные источники излучения (например, светодиоды
PbS0llSefl>9 [77 ]) и чувствительные фотодетекторы.
Полупроводниковые материалы. Перечень полупроводниковых материалов,
проявляющих лазерные свойства, постоянно растет.
Светодиоды и полупроводниковые лазеры
297
В настоящее время фактически все лазерные полупроводники обладают прямой
запрещенной зоной. Это обусловлено тем, что излучательные переходы в
прямозонных полупроводниках представляют собой процесс первого порядка
(импульс сохраняется автоматически) и вероятность переходов высока. В
полупроводниках с непрямой зоной излучательная рекомбинация выступает как
процесс второго порядка (т. е. сохранение импульса и энергии при
переходах обеспечивается участием фононов или другими факторами
рассеяния), так что вероятность излучательных переходов существенно ниже.
Кроме того, в непрямозонных полупроводниках при увеличении степени
возбуждения потери, связанные с поглощением излучения на инжектируемых
свободных носителях, возрастают быстрее, чем усиление [12 3.
На рис. 23 представлен диапазон длин волн лазерного излучения, включающий
спектральные интервалы излучения различных полупроводников и охватывающий
области спектра от ультрафиолетовой до инфракрасной [20]. В связи с тем,
что GaAs стал первым лазерным материалом, наиболее интенсивное
исследование и развитие получили родственные ему твердые растворы
элементов III и V групп. Такие соединения типа A1VBV, как PbS, PbTe, PbSe
и родственные им твердые растворы, также обладают
Ультра- Видимый
(риале- -j диапазон
тооыи
диапазон
PbjcSn^-xSe PbxSni*Te pb S 1-xSs^ |_______
GOjj In1.xAsyP1.y 6 Q ASx.Sbi-? In Asx Pl-x (AlxGai-x)yIni-yASf Aljc Gfl-
i-^As I
gq ASi _j, I- In^Ga-i^Ash
(ALvGGl ~x) \> Ini-u P|-)
Cd SjcSe^i-i Cd^Zn^S i i
cd,Hg,*Te ?Z!---------
-|CdxPbi-xS
. Инфракрасный диапазон
J____L
I I I
40460К
300K
! It ill
0,1 0,5 1 5 10
Алина волны излучения лазера, мкм
50 100
Рис. 23. Интервалы длин волн, для которых имеются или могут быть созданы
гетеролазеры на соединениях AIIJBIV и AIVBVI [20].
Предыдущая << 1 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed