Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
пороговое значение. Заметим, что Доминирующей моде соответствуют значения
/и=0 и п=3. Такой
?см
б)
Рис. 20. Экспериментально полученное освещение зеркала и картина дальнего
поля для GaAs-лазера полосковой геометрии с /г=5 [Л. 36].
а - освещение зеркала; б - картина дальнего поля.
спектр должен давать картину в дальнем поле, соответствующую ¦функции
Гаусса в направлении х и функции Эрмита - Гаусса с п='6 в направлении у,
что, как показано на рис. 21,6, и наблюдалось в действительности.
Дополнительные меньшие всплески связаны с некоторой асимметрией
коэффициента преломления вдоль оси х.
kh =315 ма Т =77 "К S =50 мкм
(Ak)n=0J5A-~\
пентр частот (0,3, ц+1)
дальнего поля z=30cm х
(АК>Ч=1,37А
8*31 8*38
Cl) 1=380ма
(0,3, ч)----
<0,0,Ч)
-I ---------------(0,1,
Л (0,5,<?)~, Ы г- (0,0, 8*31 8*38.
- (0,'ё,ф
(0,1,4 )
7)
,0,7В см
б) 1 - 350ма
Рис. 21. Связь между спектральным и пространственным распределениями
излучения GaAs диодного лазера полосковой геометрии с шириной полоски 50
мкм, работающего при температуре 77 °К {Л. 35].
а - ток, немного превышающий пороговый; б - ток, превышающий примерно на
11% пороговый.
Эта асимметрия, возникающая вследствие различной концентрации в р- и и-
областях перехода, не принималась во внимание в изложенной выше теории.
При возрастании тока в спектре появляются линии высшего порядка (рис.
21,6) и картина дальнего поля представляет собой суперпозицию картин,
соответствующих профилю Эрмита - Гаусса при и от 0 до 5.
В общем случае освещение зеркала лазера асимметрично в направлении,
перпендикулярном плоскости перехода, и состоит из основного максимума с
несколькими более слабыми вторичными пиками. Если расположить в плоскости
изображения щелевую диафрагму, подавляющую вторичные пики и исключающую
таким образом их влияние в поле дифракции, то будет наблюдаться
изолированный основной максимум с распределением Гаусса, сохраняющий это
распределение при распространении в область дальнего поля [Л. 37].
Подобная картина представлена на рис. 22. При том же освещении
Освещение зериала
/Перевернутое освещение зернила
Диафрагма
Плосность
изображения
Инфракрасная пленна
Картина дальнего поля
Рис. 22. Генерация гауссовского пучка (т. е. пучка с распределением,
подобным гауссовскому) из GaAs-лазеров. Асимметричное распределение
интенсивности излучения лазера (а) преобразовывается в гауссовское с
помощью объектива микроскопа и диафрагмы (б). Для иллюстрации детали
представлены не в масштабе. Увеличение от сколотой поверхности диода до
плоскости изображения равно примерно 35. Линза объектива имеет числовую
апертуру, равную 0,6 [Л. 37].
Плосность . о перехода _ <, 5 /ч е ч / \ 51 1 1 \ 2§| а) 1 \ / у**5*- У V
1 1 1 1 1 1 1 Вертинальная плосность 1,0 р. ¦0,8 § \ 0,6 б) 1 \ 0," I
\ 0,8 J V 0 А _ 1 1 | 1 1 1 J 1
-0,85 0 0,85 -1,00-0,50 0 0,50 1,00 Расстояние , ем
Рис. 23. Относительная интенсивность в дальнем поле гауссовского пучка
вдоль (а) и перпендикулярно (б) плоскости перехода. Распределение снято
вдоль линий А и В на рис. 22. Пунктирные линии служат для аппроксимации
полученных данных математическими кривыми Гаусса [Л. 37].
---- эксперимент; --------- кривая Гаусса.
зеркала картина в дальнем поле асимметрична вдоль оси х (рис. 22,а) при
отсутствии диафрагмы и симметрична при наличии диафрагмы. Кривые
относительной интенсивности вдоль линии А и В (рис. 22,6) представлены на
рис. 23,а и б соответственно. Распределение снималось на расстоянии 108,4
см от диафрагмы. Результаты измерений, представленные на рис. 23,
показывают, что профиль распределения излучения вдоль и перпендикулярно
плоскости перехода может быть аппроксимирован функцией Гаусса, показанной
пунктирными линиями.
юоо гооо зооо то
Давление, ат
<ъ
"
"3
5000
<5>
%
<3
<3
Со
*
Рис. 24. Зависимость порогового тока и пика спонтанного излучения от
неосевого давления [JI. 38]
(/ - спонтанное излучение; II - порог).
I - полированные параллельные концы; 2 - ковар; 3 - олово; 4 - пластина
из бериллиевой бронзы; 5 - пленка олова;
6 - пленка серебра; 7 - диод.
5. Влияние давления и магнитного поля. Время задержки и деградация
лазера. На эффективность полупроводникового лазера могут влиять .многие
факторы, такие, как давление и магнитное поле. При работе в импульсном
режиме обычно существует время задержки между возникновением когерентного
излучения и приложением импульса тока. Кроме того, при работе как в
импульсном, так и в непрерывном режиме интенсивность излучения лазера
уменьшается либо постепенно, либо резко в результате деградации лазера. В
настоящем разделе мы коротко обсудим все эти явления.
Внеосевое давление снижает пороговый ток GaAs-лазера Л сдвигает пик
излучения в область более коротких волн, как показано на рис 24. Это
может быть объяснено следующим образом. Внеосевое давление нарушает
кубическую симметрию, вследствие чего может появляться анизотропия
пространственного распределения спонтанного излучения. При пороговых
