Создание и исследование мощных полупроводниковых лазеров с узкой диаграммой направленности излучения : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. А. Афоненко

Abstract

Объектом исследования являются полупроводниковые лазеры. Целью работы является разработка теории и создание полупроводниковых лазеров со свершироким волноводом на множественных квантовых ямах и лазеров с вытекающей модой. Методы исследования: теоретический анализ, компьютерное моделирование, экспериментальное исследование. В результате проведенной работы разработана комплексная модель инжекционного лазера, учитывающая диффузию и дрейф носителей заряда, процессы захвата электронов и дырок на уровни квантовых ям, пространственное распределение излучения в резонаторе, эффекты внутризонного поглощения и нагрева активной области. В зависимости от эффективности теплоотвода модель описывает режимы катастрофической деградации и плавного снижения эффективности генерации с ростом тока накачки в непрерывном режиме генерации. Предложен новый дизайн гетеролазеров, в котором нежелательная населенность волновода блокируется широкозонными легированными барьерными слоями. При этом в лазерах с вытекающими модами удается снизить внутренние потери и повысить мощность генерации. Развита теория расчета показателя преломления, основанная на использовании соотношении Крамерса-Кронига для действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости, применительно к напряженным квантововоразмерным структурам. Проведен расчет мощностных характеристик лазеров с волноводом на квантовых ямах с узкой диаграммой направленности и предложены новые квантоворазмерные структуры с дополнительными блокирующими легированными барьерными слоями, позволяющими снизить токи утечки до единиц процентов. Полученные результаты могут быть использованы при разработке полупроводниковых лазерных излучателей большой мощности и узкой диаграммой направленности.