Оптимизация дизайна гетероструктуры InGaAsP/InP мощных лазерных диодов, излучающих на длине волны 1.55 мкм
Ризаев А.Э.1, Подоскин А.А.1, Шушканов И.В.1, Капитонов В.А.1, Шашкин И.С.1, Вавилова Л.С.1, Слипченко С.О.1, Пихтин Н.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

Email: rizartem@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 22 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 5 мая 2025 г.
Принята к печати: 3 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 10 августа 2025 г.
Исследование направлено на оптимизацию дизайна гетероструктуры полупроводниковых лазеров на основе гетероструктур InGaAsP/InP, излучающих в безопасном для глаз диапазоне на длине волны 1.55 мкм в импульсном режиме. Исследования проводились в рамках разработанной двумерной модели лазерного диода, учитывающей дрейф-диффузионный транспорт носителей заряда в направлении, перпендикулярном слоям гетероструктуры и неоднородное распределение фотонов вдоль оси резонатора. Для модельных лазерных диодов с шириной излучающей апертуры 100 мкм исследовались основные механизмы потерь, а также их влияние на выходную оптическую мощность при импульсном токе накачки 150 А. В работе проводилась многопараметрическая оптимизация, учитывающая влияние ширины запрещенной зоны и толщины волновода, а также положение активной области в волноводном слое. Установлена сильная зависимость оптимальной ширины волновода от его ширины запрещенной зоны, а также оптимальная ширина запрещенной зоны, обеспечивающая баланс между основными механизмами ограничения мощности. Показано, что независимо от прочих параметров предпочтительно расположение активной области вблизи p-эмиттера. Ключевые слова: полупроводниковый лазер, ток утечки, потери на свободных носителях заряда, дрейф-диффузионный транспорт, лазерный диод.
- E. Agrell, M. Karlsson, A.R. Chraplyvy, D.J. Richardson, P.M. Krummrich, P. Winzer, K. Roberts, J.K. Fischer, S.J. Savory, B.J. Eggleton, M. Secondini, F.R. Kschischang, A. Lord, J. Prat, I. Tomkos, J.E. Bowers, S. Srinivasan, M. Brandt-Pearce, Gisin. J. Optics, 18 (6), 063002 (2016)
- G.P. Agrawal. Fiber-Optic Communication Systems (John Wiley \& Sons, 2012)
- S. Royo, M. Ballesta-Garcia. Appl. Sci., 9 (19), 4093 (2019)
- J. Piprek. Optical Quant. Electron., 51 (2), 60 (2019)
- B.S. Ryvkin, E.A. Avrutin, and J.T. Kostamovaara. Semicond. Sci. Technol., 32 (12), 125008 (2017)
- А.Э. Ризаев, А.А. Подоскин, И.В. Шушканов, В.А. Крючков, С.О. Слипченко, Н.А. Пихтин. Квант. электрон., 55 (3), 141 (2025)
- S.O. Slipchenko, O.S. Soboleva, V.S. Golovin, N.A. Pikhtin. Bull. Lebedev Physics Institute, 50 (5), 535 (2023)
- С.О. Слипченко, В.С. Головин, О.С. Соболева, И.А. Ламкин и Н.А. Пихтин. Квант. электрон., 52 (4), 343 (2022)
- Y.A. Goldberg, N.M. Schmidt. Handbook series on semiconductor parameters, v. 2, 1-36 (1999)
- L.A. Coldren, S.W. Corzine, M.L. Mashanovitch. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits (John Wiley \& Sons, 2012)
- S. Adachi. Optical Properties of Crystalline and Amorphous Semiconductors: Materials and Fundamental Principles (Springer Science \& Business Media, 2012)
- B.S. Ryvkin, E.A. Avrutin, J.T. Kostamovaara. Semicond. Sci. Technol., 35 (8), 085008 (2020)
- S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors (John Wiley \& Sons, 2009)
- S.O. Slipchenko, A.D. Bondarev, D.A. Vinokurov, D.N. Nikolaev, N.V. Fetisova, Z.N. Sokolova, N.A. Pikhtin, I.S. Tarasov. Semiconductors, 43 (43), 112 (2009)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.