Читать контрольная по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: "Оптоэлектронные устройства на основе наноструктур" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Контрольная работа

оптоэлектронные устройства на основе наноструктур Содержание 1. Лазеры на полупроводниковых гетероструктурах

. Лазеры на полупроводниковых квантовых ямах

. Поверхностные лазеры с вертикальным резонатором (VCSEL)

. Лазеры на напряженных структурах с квантовыми ямами

. Лазеры на квантовых точках

. Фотодиоды на квантовых ямах и сверхрешетках

.1 Фотодиоды на подзонах квантовых ям

.2 Лавинные фотодиоды на сверхрешетках

. Модуляторы на квантовых ямах

Литература . Лазеры на полупроводниковых гетероструктурах Прежде чем перейти к рассмотрению квантовых гетероструктур с низкой размерностью, представляется полезным очень кратко описать существующие полупроводниковые лазерные устройства. В разделе 3 уже отмечалось, что оптическое усиление в вырожденных полупроводниках может быть получено в результате индуцированного (вырожденного) излучения на переходах р+-п+ в GaAs при прямом смещении. В таких структурах можно создавать активную зону с инверсной заселенностью, поскольку квазиуровни Ферми в вырожденных р+ и п+ материалах располагаются внутри зоны проводимости и валентной зоны соответственно. Непрерывность работы лазера обеспечивается постоянной инжекцией носителей в переход при прямом смещении. Лазеры, основанные на р-п переходах из одного материала (например, в GaAs), имеют несколько недостатков, часть которых связана с недостаточной определенностью активной зоны излучения света, размеры которой примерно соответствуют диффузионной длине LD, т. е. составляют несколько микрометров (разделы 1.3 и 3.5.1). Кроме этого, следует учитывать, что в рассматриваемых системах достаточно велик пороговый ток, т. е. минимальный ток, требуемый для обеспечения работы лазера.

В 70-х годах стало ясно, что лазеры на двойных гетероструктурах (DHL), в которых обеспечивается и пространственная локализация носителей заряда и световых волн, не только значительно превосходят лазеры на гомопереходах по эффективности, но и имеют, по крайней мере на порядок, более низкую величину плотности порогового тока (~ 1000 А см-2). Благодаря этим улучшенным свойствам лазеры на двойных гетероструктурах нашли множество применений в различных устройствах оптической связи. На рис. 1 приведены для сравнения общий вид структур полупроводниковых лазеров на гомопереходах и двойных гетероструктурах [1].

Рис. 1. Как показано на рис. 1, а, гетеропереходы не только позволяют формировать потенциальные ямы для электронов и дырок, повышая концентрацию носителей, но и, что более важно, увеличивая инверсную заселенность электронов и дырок (см. раздел 3.7.5). Размеры активной области в лазерах на двойных гетероструктурах пока имеют размер порядка 0,1 мкм, что недостаточно мало для квантования энергии в потенциальных ямах. Лазеры на квантовых ямах будут рассмотрены в следующем разделе.

Еще один интересный аспект работы лазеров на двойных гетероструктурах связан с тем, что показатель преломления в GaAs несколько выше (примерно на 5%), чем в окружающем материале AlGaAs. Эта разница оказывается достаточной для обеспечения весьма эффективной оптической локализации. Коэффициент оптической локализации , соответствующий доле плотности фотонов, локализованных в активной области лазера, определяется выражением

(1)

Похожие работы